Cercetătorii dezvoltă o inteligență artificială capabilă să detecteze și să clasifice galaxii

Cercetătorii de la UC Santa Cruz au dezvoltat Morpheus, un program computerizat care poate analiza pixelii din datele de imagine astronomice. Acesta poate identifica și clasifica toate galaxiile și stelele care există în seturi de date mari provenite din sondaje astronomice. 

Ce este Morpheus 

Morpheus este un cadru de învățare profundă care constă în diverse tehnologii de inteligență artificială. Tehnologiile de inteligență artificială se concentrează pe anumite aplicații, cum ar fi recunoașterea imaginilor și a vorbirii.

Brant Robertson este profesor de astronomie și astrofizică. El este responsabil de Grupul de Cercetare în Astrofizică Computațională de la UC Santa Cruz. Conform lui Robertson, anumite sarcini care au fost tradițional efectuate de astronomi trebuie să fie automatizate. Acest lucru se datorează faptului că dimensiunile seturilor de date astronomice sunt în continuă creștere. 

“Există anumite lucruri pe care pur și simplu nu le putem face ca oameni, așa că trebuie să găsim modalități de a utiliza calculatoarele pentru a face față cantității uriașe de date care vor fi primite în următorii ani din proiectele de sondaje astronomice mari,” a spus el.

Ryan Hausen este student la masterat în știința calculatoarelor la Școala de Inginerie Baskin de la UCSC. El a colaborat la Morpheus cu Anderson în ultimii doi ani. 

Rezultatele lor au fost publicate pe 12 mai în Suplimentul de Jurnal Astrofizic. Codul Morpheus va fi de asemenea lansat public și vor exista demonstrații online. 

Morfologiile galaxiilor

Astronomii pot învăța cum se formează și evoluează galaxiile prin observarea morfologiilor galaxiilor. 

Există câteva sondaje pe scară largă care urmează să aibă loc și care vor genera cantități uriașe de date de imagine care pot fi utilizate. Unul dintre aceste sondaje este Sondajul de Moștenire al Spațiului și Timpului (LSST), și va fi efectuat la Observatorul Vera Rubin din Chile. 

Robertson a lucrat activ la modalități de a utiliza datele pentru a înțelege mai bine formarea și evoluția galaxiilor. 

Când va fi efectuat LSST, va face peste 800 de imagini panoramice pe noapte cu o cameră de 3,2 miliarde de pixeli. De două ori pe săptămână, LSST va înregistra și cerul vizibil în întregime. 

“Imaginați-vă dacă ați merge la astronomi și ați cere să clasificați miliarde de obiecte — cum ar putea face asta? Acum vom putea clasifica automat aceste obiecte și vom putea utiliza aceste informații pentru a învăța despre evoluția galaxiilor,” a spus Robertson.

Tehnologia de învățare profundă pentru galaxii

Tehnologia de învățare profundă a fost utilizată de unii astronomi pentru a clasifica galaxiile, dar de obicei necesită adaptarea algoritmilor de recunoaștere a imaginilor existente. Algoritmii sunt de obicei alimentați cu imagini curate de galaxii.

Morpheus a fost dezvoltat special pentru datele de imagine astronomice. Acesta utilizează datele de imagine originale, care sunt în formatul digital standard utilizat de astronomi. 

Conform lui Robertson, unul dintre principalele puncte ale Morpheus este clasificarea la nivel de pixel.

“Cu alte modele, trebuie să știți că există ceva acolo și să alimentați modelul cu o imagine, și acesta clasifică întreaga galaxie deodată,” a spus el. “Morpheus descoperă galaxiile pentru dvs. și o face pixel cu pixel, așa că poate face față unor imagini foarte complicate, unde ați putea avea o sferoidă lângă un disc. Pentru un disc cu o bulge centrală, clasifică bulge-ul separat. Așa că este foarte puternic.”

Cercetătorii au utilizat informații dintr-un studiu din 2015 pentru a antrena algoritmul de învățare profundă. Studiul a colectat date și a clasificat aproximativ 10.000 de galaxii în imagini ale Telescopului Spatial Hubble din sondajul CANDELS. Morpheus a fost apoi aplicat la datele de imagine din Câmpurile Moștenire ale Hubble.

După procesarea unei imagini a unei părți a cerului, Morpheus generează apoi un nou set de imagini ale aceleiași zone, și codifică toate obiectele pe baza morfologiei lor. Obiectele astronomice sunt separate de fundal, și identifică stele și diferite tipuri de galaxii. Programul rulează pe supercalculatorul lux al UCSC, unde o analiză pixel cu pixel a întregului set de date este generată rapid. 

“Morpheus oferă detectarea și clasificarea morfologică a obiectelor astronomice la un nivel de granularitate care nu există în prezent,” a spus Hausen.

Lucrarea finalizată de cercetători a fost sprijinită de NASA și Fundația Națională pentru Știință.