Astronomer tillämpar AI för att upptäcka och klassificera galaxer

En forskargrupp bestående av astronomer, med de flesta från National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ), tillämpar nu artificiell intelligens (AI) på ultra-vidvinkelsbilder av universum som tagits med Subaru-teleskopet. Gruppen har lyckats uppnå en hög träffsäkerhet för att hitta och klassificera spiralgalaxer i dessa bilder.

Denna teknik används tillsammans med medborgarvetenskap, och de två förväntas leda till fler upptäckter i framtiden.

Forskarna tillämpade en deep-learning-teknik för att klassificera galaxer i en stor dataset av bilder som erhållits genom Subaru-teleskopet. På grund av dess extremt höga känslighet har teleskopet upptäckt cirka 560 000 galaxer i bilderna. 

Subaru-teleskopet är viktigt eftersom uppgiften att identifiera så många galaxer för morfologisk klassificering med blotta ögat skulle vara nästan omöjlig. Tack vare AI kunde teamet bearbeta informationen utan behov av mänskligt ingripande.

Arbetet publicerades i Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Automatiserade bearbetningstekniker

Från och med 2012 har världen sett en snabb utveckling av automatiserade bearbetningstekniker för extraktion och bedömning av funktioner med deep-learning-algoritmer. Dessa är ofta mycket mer exakta än människor och finns i autonoma fordon, säkerhetskameror och olika andra tillämpningar.

Dr. Ken-ichi Tadaki är en projektassistentprofessor vid NAOJ. Han är ansvarig för idén att om AI kan klassificera bilder av katter och hundar, finns det ingen anledning till att det inte ska kunna identifiera och skilja “galaxer med spiral mönster” från “galaxer utan spiral mönster”.

Genom att använda träningsdata som förberetts av människor kunde AI med framgång klassificera galaxernas morfologi med en träffsäkerhetsgrad på 97,5%. Efter att ha tillämpats på hela dataset kunde AI identifiera spiraler i cirka 80 000 galaxer. 

https://www.youtube.com/watch?v=fsNBG6Vsx8w

Medborgarvetenskapsprojekt

Eftersom den nya tekniken var effektiv för att identifiera galaxerna, kan gruppen nu använda den för att klassificera galaxer i mer detaljerade klasser. Detta kommer att göras genom att träna AI på många galaxer som har klassificerats av människor. 

NAOJ driver ett nyligen skapat medborgarvetenskapsprojekt som kallas “GALAXY CRUISE”, som förlitar sig på medborgare som granskar galaxbilder som tagits med Subaru-teleskopet. Medborgarna letar sedan efter funktioner som tyder på att galaxen antingen är i färd med att smälta samman eller kollidera med en annan galax.

Associate Professor Masayuki Tanaka är rådgivare för “GALAXY CRUISE”, och han tror starkt på studiet av galaxer genom artificiell intelligens.

“Subaru Strategic Program är allvarlig Big Data som innehåller ett nästan oändligt antal galaxer. Vetenskapligt sett är det mycket intressant att tackla sådan stordata med en samverkan mellan medborgarastronomer och maskiner”, säger Tanaka. “Genom att använda deep-learning ovanpå klassificeringar gjorda av medborgarvetenskapsmän i GALAXY CRUISE, är chanserna att vi kan hitta ett stort antal kolliderande och smältande galaxer.”

Den nya tekniken som skapats av gruppen av astronomer har stora implikationer för området. Det är ett annat exempel på hur artificiell intelligens inte bara kommer att förändra livet på vår planet, utan också hur den kommer att hjälpa oss att expandera vår kunskap utöver.