연구원들은 은하를 감지하고 분류할 수 있는 AI를 개발합니다.

UC Santa Cruz의 연구원들은 천체 이미지 데이터의 픽셀을 분석할 수 있는 컴퓨터 프로그램인 Morpheus를 개발했습니다. 그런 다음 천문학 조사에서 나온 대규모 데이터 세트에 존재하는 모든 은하와 별을 식별하고 분류할 수 있습니다. 

모피어스는 무엇입니까 

Morpheus는 다양한 인공 지능(AI) 기술로 구성된 딥 러닝 프레임워크입니다. AI 기술은 이미지 및 음성 인식과 같은 특정 애플리케이션에 중점을 둡니다.

Brant Robertson은 천문학 및 천체 물리학 교수입니다. 그는 UC Santa Cruz에서 Computational Astrophysics Research Group을 책임지고 있습니다. Robertson에 따르면 전통적으로 천문학자들이 수행했던 특정 작업을 자동화해야 합니다. 천문학 데이터 세트의 크기가 지속적으로 증가하고 있기 때문입니다. 

"우리가 인간으로서는 할 수 없는 일이 있기 때문에 대규모 천문 조사 프로젝트에서 향후 몇 년 동안 들어올 엄청난 양의 데이터를 처리하기 위해 컴퓨터를 사용하는 방법을 찾아야 합니다."라고 그는 말했습니다.

Ryan Hausen은 UCSC Baskin School of Engineering의 컴퓨터 과학 대학원생입니다. 그는 지난 XNUMX년 동안 Anderson과 함께 Morpheus에서 협력했습니다. 

그들의 결과는 12월 XNUMX일에 천체 물리학 저널 보충 시리즈. Morpheus 코드도 대중에게 공개되고 온라인 시연이 있을 예정입니다. 

은하의 형태

천문학자들은 은하의 형태를 관찰함으로써 시간이 지남에 따라 은하가 어떻게 형성되고 진화하는지 알 수 있습니다. 

사용할 수 있는 엄청난 양의 이미지 데이터를 생성할 대규모 설문 조사가 발생하도록 설정되어 있습니다. 이러한 조사 중 하나는 LSST(Legacy Survey of Space and Time)이며 칠레의 Vera Rubin 천문대에서 수행됩니다. 

Robertson은 은하의 형성과 진화를 더 잘 이해하기 위해 데이터를 사용하는 방법에 적극적으로 노력해 왔습니다. 

LSST가 실시되면 800억 화소 카메라로 밤마다 3.2장 이상의 파노라마 이미지를 찍게 된다. 매주 XNUMX회 LSST는 보이는 하늘 전체를 기록합니다. 

“당신이 천문학자들에게 가서 수십억 개의 물체를 분류하라고 요청했다고 상상해보세요. 그들이 어떻게 그렇게 할 수 있을까요? 이제 우리는 이러한 물체를 자동으로 분류하고 그 정보를 사용하여 은하의 진화에 대해 배울 수 있습니다.”라고 Robertson은 말했습니다.

은하계를 위한 딥러닝 기술

딥 러닝 기술은 일부 천문학자들이 은하를 분류하기 위해 사용했지만 일반적으로 기존 이미지 인식 알고리즘을 적용해야 합니다. 알고리즘은 전통적으로 선별된 은하 이미지를 제공받습니다.

모피어스는 천문 이미지 데이터를 위해 특별히 개발되었습니다. 천문학자들이 사용하는 표준 디지털 형식의 원본 이미지 데이터를 사용합니다. 

Robertson에 따르면 Morpheus의 주요 포인트 중 하나는 픽셀 수준의 분류입니다.

"다른 모델의 경우 무언가가 있다는 것을 알고 모델에 이미지를 제공해야 하며 전체 은하계를 한 번에 분류합니다."라고 그는 말했습니다. “Morpheus는 당신을 위해 은하계를 발견하고 픽셀 단위로 수행하므로 디스크 바로 옆에 회전 타원체가 있을 수 있는 매우 복잡한 이미지를 처리할 수 있습니다. 중앙 벌지가 있는 디스크의 경우 벌지를 별도로 분류합니다. 그래서 매우 강력합니다.”

연구원들은 딥 러닝 알고리즘을 훈련하기 위해 2015년 연구의 정보를 활용했습니다. 이 연구는 데이터를 수집하고 CANDELS 조사에서 허블 우주 망원경 이미지에서 약 10,000개의 은하를 분류했습니다. 그런 다음 Morpheus를 Hubble Legacy Fields의 이미지 데이터에 적용했습니다.

하늘의 일부 이미지를 처리한 후 Morpheus는 동일한 영역의 새로운 이미지 세트를 생성하고 형태에 따라 모든 물체를 색상으로 구분합니다. 천체는 배경과 분리되어 별과 다양한 유형의 은하를 식별합니다. 이 프로그램은 전체 데이터 세트에 대한 픽셀 단위 분석이 빠르게 생성되는 USCS의 럭스 슈퍼컴퓨터에서 실행됩니다. 

"Morpheus는 현재 존재하지 않는 세분성 수준에서 천체의 탐지 및 형태학적 분류를 제공합니다."라고 Hausen은 말했습니다.

연구원들이 완성한 작업은 NASA와 국립 과학 재단의 지원을 받았습니다.