AI per aiutare a studiare le prime immagini dal telescopio spaziale James Webb

Scienziati di tutto il mondo si stanno attrezzando per studiare le prime immagini scattate dal James Webb Space Telescope, che saranno rilasciate il 12 luglio.

Alcuni astronomi eseguiranno algoritmi di apprendimento automatico sui dati per rilevare e classificare le galassie nello spazio profondo a un livello di dettaglio mai visto prima. Brant Robertson, professore di astrofisica presso l'Università della California, Santa Cruz, negli Stati Uniti, crede che gli scatti del telescopio porteranno a innovazioni questo ci aiuterà a capire meglio come si è formato l'universo circa 13.7 miliardi di anni fa.

"I dati JWST sono entusiasmanti perché ci offrono una finestra senza precedenti sull'universo a infrarossi, con una risoluzione che finora abbiamo solo sognato", ha detto Il registro. Robertson ha contribuito a svilupparsi Morpheus, un modello di apprendimento automatico addestrato a esaminare i pixel e individuare oggetti sfocati a forma di blob dal profondo abisso dello spazio e determinare se queste strutture sono galassie o meno e, in caso affermativo, di che tipo.

Il software verrà utilizzato come parte del programma COSMOS-Webb, il progetto più grande e ambizioso che il telescopio intraprenderà nel suo primo anno. Robertson e un team di quasi 50 ricercatori esamineranno mezzo milione di galassie da un pezzo di cielo; andranno a caccia delle galassie più antiche e completamente evolute per studiare come si è evoluta la materia oscura nel tempo quando queste strutture hanno iniziato a ospitare stelle e utilizzeranno il software per automatizzare questo processo.

Robertson ei suoi colleghi hanno aggiornato Morpheus per adattarsi ai dati del JWST. "Ora abbiamo integrato metodi di attenzione che consentono di classificare regioni di immagini più grandi alla volta, il che ha comportato un aumento della velocità di circa un fattore cento. Il nuovo Morpheus può classificare immagini più grandi più velocemente e in modo più affidabile di prima", ci ha detto.

L'ultima versione del software ha anche nuove capacità di elaborazione delle immagini, come il deblending che può separare gli oggetti astronomici che sembrano sovrapporsi nel cielo, ha spiegato. 

Queste abilità torneranno utili poiché il JWST fornisce una visione dell'universo più ampia e profonda che mai e ogni immagine conterrà più strutture che non possono essere studiate manualmente ad occhio nudo. Morpheus è stato inizialmente addestrato su 7,600 immagini di galassie scattate dal telescopio spaziale Hubble della NASA e Robertson ritiene che dovrà essere riqualificato per adattarsi meglio ai dati del JWST.

"Cercheremo di applicare Morpheus così com'è sui dati JWST senza prima riqualificare e controllare le prestazioni per gli oggetti nelle regioni del cielo in cui esistono sia i dati Hubble che JWST", ci ha detto.

"È probabile che dovremo riqualificare Morpheus in base ai dati JWST, dato che i dati JWST sono più rossi, si estendono su una gamma più ampia di lunghezze d'onda e la funzione di diffusione del punto - fondamentalmente l'aspetto di una stella attraverso l'ottica del telescopio - differisce da Hubble".

Morpheus girerà sul supercomputer della UC Santa Cruz lusso, Che ha armato con 80 nodi di elaborazione solo CPU contenenti ciascuno due processori Intel Cascade Lake Xeon a 20 core e 28 nodi solo GPU contenenti due GPU Nvidia V100 ciascuno. "Una volta che i dati sono in mano, l'esecuzione di Morpheus su tutte le immagini JWST richiederà solo pochi giorni al massimo su lux", ha affermato Robertson. 

Il tanto atteso telescopio da dieci miliardi di dollari è stato finalmente lanciato il giorno di Natale dello scorso anno dopo ripetuti ritardi. Il controllo a terra ha trascorso mesi ad allineare perfettamente il suo complesso sistema a 18 specchi prima che lo strumento iniziasse a rilevarlo primi fotoni a febbraio. ®