Cercetătorii Dezvoltă Inteligență Artificială Capabilă Să Detecteze și Să Clasifice Galaxii

Cercetătorii de la UC Santa Cruz au dezvoltat Morpheus, un program computerizat care este capabil să analizeze pixelii din datele de imagine astronomice. Acesta poate să identifice și să clasifice toate galaxiile și stelele care există în seturi de date mari care provin din sondaje astronomice. 

Ce este Morpheus 

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

Brant Robertson este profesor de astronomie și astrofizică. El conduce 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 folosi calculatoarele pentru a face față cantității uriașe de date care vor veni în următorii ani din proiectele de sondaje astronomice mari,” a spus el.

Ryan Hausen este student absolvent în științe computaționale la Școala de Inginerie Baskin a UCSC. El a colaborat la Morpheus cu Anderson în ultimii doi ani. 

Rezultatele lor au fost publicate pe 12 mai în Astrophysical Journal Supplement Series. Codul Morpheus va fi de asemenea lansat public și vor exista demonstrații online. 

Morfologiile Galaxiilor

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

Există câteva sondaje la scară largă care urmează să aibă loc și care vor genera cantități masive de date cu imagini care pot fi utilizate. Unul dintre aceste sondaje este Legacy Survey of Space and Time (LSST), și va fi efectuat la Observatorul Vera Rubin din Chile. 

Robertson a lucrat activ la modalități de a folosi 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 clasifice miliarde de obiecte – cum ar putea face acest lucru? Acum vom putea să clasificăm automat aceste obiecte și să folosim 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 tradițional hrăniți cu imagini curate ale galaxiilor.

Morpheus a fost dezvoltat în mod special pentru datele de imagine astronomice. Acesta utilizează datele de imagine originale, care se află 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 hrăniți modelul cu o imagine, și acesta clasifică întreaga galaxie deodată,” a spus el. “Morpheus descoperă galaxiile pentru dvs. și o face pixel cu pixel, astfel încât poate face față unor imagini foarte complicate, unde ați putea avea o sferoidă lângă un disc. Pentru un disc cu o proeminență centrală, clasifică proeminența 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 de la Telescopul Spatial Hubble din sondajul CANDELS. Morpheus a fost apoi aplicat la datele de imagine din Hubble Legacy Fields.

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

“Morpheus oferă detectare și clasificare 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.