Новый метод искусственного интеллекта устраняет влияние гравитации на космические изображения, показывая реальную форму далеких галактик.
Ключевые выводы
- Японские астрономы обучают ИИ различать поддельные и настоящие данные из далеких галактик.
- Подход помогает удалить шум из астрономических наблюдений.
- Новая методика поможет более точно выявить крупномасштабную структуру Вселенной.
Новый инструмент на основе искусственного интеллекта, разработанный японскими астрономами, обещает удалить нежелательный шум в данных, чтобы получить более четкое представление об истинной форме галактик. Ученые успешно опробовали этот подход на реальных данных японского телескопа Subaru и обнаружили, что распределение массы, создаваемое их методом, соответствует установленным моделям.
Ученые из Национальной астрономической обсерватории Японии (NAOJ) в Токио считают, что их метод может быть очень полезен при анализе больших данных, полученных в ходе крупных астрономических исследований. Эти обзоры помогают нам изучать структуру Вселенной, фокусируясь на моделях гравитационного линзирования.
Проблема с гравитационным линзированием
Гравитационное линзирование относится к явлению, при котором массивные космические объекты, такие как скопление галактик, могут искажать или искривлять свет, исходящий от объектов на их фоне. Другими словами, изображения удаленных космических тел могут выглядеть странно из-за гравитационного притяжения объектов на переднем плане.
Одним из примеров этого является галактическая система «Око Гора», открытая астрономами NAOJ в 2016 году. Поразительные изображения системы, названной в честь священного глаза древнеегипетского бога неба, являются побочным продуктом линзирования двух далеких галактик более близкой галактикой.
Проблема с гравитационным линзированием для астрономов заключается в том, что оно может затруднить различение изображений галактик, искаженных гравитацией, от галактик, которые действительно искажены. Этот так называемый «шум формы» подрывает уверенность в исследованиях больших структур Вселенной.
Новый подход
Новое исследование, опубликованное в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, показывает, как исследовательская группа смогла противодействовать шуму формы, используя ATERUI II, самый мощный астрономический суперкомпьютер в мире. Скармливая ему воображаемые и реальные данные с телескопа Subaru, ученые заставили компьютер смоделировать 25 000 мнимых каталогов галактик. Они добавили реалистичный шум к этим наборам данных, обучая свою сеть искусственного интеллекта посредством глубокого обучения выбирать правильные данные из шума.
«Это исследование показывает преимущества объединения различных типов исследований: наблюдений, моделирования и анализа данных ИИ», - поделился руководитель группы Масато Ширасаки. Он добавил: «В эпоху больших данных нам необходимо преодолеть традиционные границы между специальностями и использовать все доступные инструменты для понимания данных. Если мы сможем это сделать, это откроет новые области в астрономии и других науках».
Как работает ИИ
Используя генеративно-состязательную сеть (GAN), искусственный интеллект японских астрономов научился находить детали, которые раньше нельзя было увидеть, поясняется в пресс-релизе обсерватории. Разработанная учеными GAN фактически использует две сети - одна из них генерирует изображение карты объектива без шума, а другая сравнивает его с реальной картой объектива без шума, помечая созданные изображения как подделку. Запуская эту систему через большое количество пар шумовых и дешумированных карт, обе сети обучаются. Первая делает карты объективов, более близкие к реальным, а другая сеть лучше справляется с выявлением подделок.
Для дальнейшего тестирования своего метода ученые обратили внимание своего ИИ на реальные данные с 21 квадратного градуса неба, показав, что распределение массы переднего плана соответствует тому, что предсказывает стандартная космологическая модель..