Araştırmacılar Galaksileri Tespit ve Sınıflandırma Yeteneğine Sahip Yapay Zeka Geliştiriyor

UC Santa Cruz'daki araştırmacılar, astronomik görüntü verilerindeki pikselleri analiz edebilen bir bilgisayar programı olan Morpheus'u geliştirdiler. Daha sonra astronomi araştırmalarından gelen büyük veri setlerinde bulunan tüm galaksileri ve yıldızları tanımlayıp sınıflandırabilir. 

Morpheus nedir? 

Morpheus, çeşitli farklı yapay zeka (AI) teknolojilerinden oluşan bir derin öğrenme çerçevesidir. AI teknolojileri, görüntü ve konuşma tanıma gibi belirli uygulamalara odaklanır.

Brant Robertson, astronomi ve astrofizik profesörüdür. UC Santa Cruz'daki Hesaplamalı Astrofizik Araştırma Grubu'nun başındadır. Robertson'a göre, geleneksel olarak astronomlar tarafından yapılan bazı görevlerin otomatikleştirilmesi gerekiyor. Bunun nedeni, astronomi veri setlerinin boyutlarının sürekli artmasıdır. 

"İnsan olarak yapamayacağımız bazı şeyler var, bu yüzden önümüzdeki birkaç yıl içinde büyük astronomik araştırma projelerinden gelecek olan büyük miktarda veriyle başa çıkmak için bilgisayarları kullanmanın yollarını bulmalıyız" dedi.

Ryan Hausen, UCSC'nin Baskin Mühendislik Okulu'nda bilgisayar bilimleri yüksek lisans öğrencisidir. Son iki yılda Anderson ile Morpheus üzerinde işbirliği yaptı. 

Sonuçları 12 Mayıs'ta yayınlandı. Astrofizik Dergisi Ek Serisi. Morpheus kodu da halka açıklanacak ve çevrimiçi gösteriler yapılacak. 

Galaksilerin Morfolojileri

Gökbilimciler, galaksilerin morfolojilerini gözlemleyerek galaksilerin zaman içinde nasıl oluştuğunu ve geliştiğini öğrenebilirler. 

Kullanılabilecek çok büyük miktarda görüntü verisi üretecek olan, gerçekleştirilecek bazı büyük ölçekli araştırmalar var. Bu araştırmalardan biri de Legacy Survey of Space and Time (LSST) ve Şili'deki Vera Rubin Gözlemevi'nde yapılacak. 

Robertson, galaksilerin oluşumunu ve evrimini daha iyi anlamak için verileri kullanmanın yolları üzerinde aktif olarak çalışıyor. 

LSST yapıldığında, 800 milyar piksel kamera ile her gece 3.2'den fazla panoramik görüntü çekilecektir. Haftada iki kez, LSST görünür gökyüzünün tamamını da kaydedecektir. 

Robertson, "Gökbilimcilere gidip milyarlarca nesneyi sınıflandırmalarını isteseniz, bunu nasıl yapabilirler ki? Artık bu nesneleri otomatik olarak sınıflandırabilecek ve bu bilgiyi galaksi evrimi hakkında bilgi edinmek için kullanabileceğiz," dedi.

Galaksiler İçin Derin Öğrenme Teknolojisi

Derin öğrenme teknolojisi, bazı astronomlar tarafından galaksileri sınıflandırmak için kullanılmıştır, ancak genellikle mevcut görüntü tanıma algoritmalarının uyarlanmasını gerektirir. Algoritmalar, geleneksel olarak galaksilerin küratörlüğünü yaptığı görüntülerle beslenir.

Morpheus özellikle astronomik görüntü verileri için geliştirildi. Gökbilimciler tarafından kullanılan standart dijital formatta olan orijinal görüntü verilerini kullanır. 

Robertson'a göre Morpheus'un ana noktalarından biri piksel düzeyinde sınıflandırmadır.

"Diğer modellerde, orada bir şey olduğunu bilmeniz ve modele bir görüntü vermeniz gerekir; o da tüm galaksiyi aynı anda sınıflandırır," dedi. "Morpheus galaksileri sizin için keşfeder ve bunu piksel piksel yapar, böylece bir diskin hemen yanında bir kürenin olabileceği çok karmaşık görüntüleri bile işleyebilir. Merkezi bir çıkıntısı olan bir disk için, çıkıntıyı ayrı ayrı sınıflandırır. Bu yüzden çok güçlüdür."

Araştırmacılar, derin öğrenme algoritmasını eğitmek için 2015 yılında yapılan bir çalışmanın bilgilerini kullandılar. Çalışma veri topladı ve CANDELS araştırmasından Hubble Uzay Teleskobu görüntülerinde yaklaşık 10,000 gökadayı sınıflandırdı. Daha sonra Morpheus, Hubble Legacy Fields'daki görüntü verilerine uygulandı.

Morpheus, gökyüzünün bir bölümünün görüntüsünü işledikten sonra, aynı alanın yeni bir dizi görüntüsünü oluşturur ve tüm nesneleri morfolojilerine göre renk kodları ile kodlar. Astronomik nesneler arka plandan ayrılır ve yıldızları ve farklı galaksi türlerini tanımlar. Program, USCS'nin tüm veri seti için piksel piksel bir analizin hızlı bir şekilde oluşturulduğu lüks süper bilgisayarında çalışır. 

Hausen, "Morpheus, şu anda var olmayan bir ayrıntı düzeyinde astronomik nesnelerin tespitini ve morfolojik sınıflandırmasını sağlıyor" dedi.

Araştırmacılar tarafından tamamlanan çalışma, NASA ve Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklendi.