בינה מלאכותית כדי לסייע בחקר התמונות הראשונות מטלסקופ החלל ג'יימס ווב

מדענים ברחבי העולם מתכוננים לחקור את התמונות הראשונות שצולמו על ידי טלסקופ החלל ג'יימס ווב, אשר ישוחררו ב-12 ביולי.

כמה אסטרונומים יפעילו אלגוריתמים של למידת מכונה על הנתונים כדי לזהות ולסווג גלקסיות בחלל העמוק ברמת פירוט שלא נראתה קודם לכן. ברנט רוברטסון, פרופסור לאסטרופיזיקה באוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, בארה"ב, מאמין שהצילומים של הטלסקופ יובילו פריצות דרך זה יעזור לנו להבין טוב יותר כיצד נוצר היקום לפני כ-13.7 מיליארד שנים.

"נתוני JWST מרגשים כי הם נותנים לנו חלון חסר תקדים על היקום האינפרא אדום, עם רזולוציה שרק חלמנו עליה עד עכשיו", אמר. הקופה. רוברטסון עזר להתפתח מורפיוס, מודל למידת מכונה שאומן לנקב בפיקסלים ולבחור עצמים בצורת כתמים מטושטשים מתהום החלל העמוקה ולקבוע אם המבנים הללו הם גלקסיות או לא, ואם כן, מאיזה סוג.

התוכנה תשמש כחלק מתוכנית COSMOS-Webb, הפרויקט הגדול והשאפתני ביותר שהטלסקופ יבצע בשנתו הראשונה. רוברטסון וצוות של כמעט 50 חוקרים יסקרו חצי מיליון גלקסיות מחלקה של השמים; הם יחפשו את הגלקסיות העתיקות ביותר, שהתפתחו במלואן, כדי ללמוד כיצד החומר האפל התפתח עם הזמן כאשר המבנים הללו החלו לארח כוכבים, וישתמשו בתוכנה כדי להפוך את התהליך הזה לאוטומטי.

רוברטסון ועמיתיו עדכנו את מורפיוס כדי להתאים לנתונים מה-JWST. "שילבנו כעת שיטות קשב המאפשרות לסווג אזורים גדולים יותר של תמונות בכל פעם, מה שהביא להאצה של בערך פקטור של מאה. ה-Morpheus החדש יותר יכול לסווג תמונות גדולות יותר מהר ואמינות יותר מבעבר", אמר לנו.

לגרסה העדכנית ביותר של התוכנה יש גם יכולות עיבוד תמונה חדשות, כמו שילוב שיכול להפריד בין עצמים אסטרונומיים שנראים חופפים בשמים, הוא הסביר. 

היכולות הללו יהיו שימושיות מכיוון שה-JWST מספק מבט רחב ועמוקה יותר על היקום מאי פעם, וכל תמונה תכיל יותר מבנים שלא ניתן לחקור באופן ידני בעין בלתי מזוינת. מורפיאוס אומן בתחילה על 7,600 תמונות גלקסיות שצולמו על ידי טלסקופ החלל האבל של נאס"א, ורוברטסון מעריך שיהיה צורך לאמן אותו מחדש כדי להסתגל טוב יותר לנתונים מה-JWST.

"אנחנו ננסה ליישם את Morpheus כפי שהוא על נתוני JWST מבלי לבצע אימון מחדש תחילה, ולבדוק ביצועים עבור אובייקטים באזורי השמיים שבהם קיימים נתוני האבל וה-JWST", הוא אמר לנו.

"סביר להניח שנצטרך לאמן מחדש את מורפיאוס בהתבסס על נתוני JWST בהתחשב בכך שנתוני JWST אדומים יותר, משתרעים על פני טווח רחב יותר של אורכי גל, ותפקוד התפשטות הנקודה - בעצם איך נראה כוכב דרך אופטיקה של הטלסקופ - שונה מהאבל".

Morpheus ירוץ על מחשב העל של UC Santa Cruz Lux, שהוא חמוש עם 80 צמתי מחשוב ל-CPU בלבד שכל אחד מהם מכיל שני מעבדי Intel Cascade Lake Xeon בעלי 20 ליבות, ו-28 צמתים ל-GPU בלבד המכילים שני GPUs Nvidia V100 כל אחד. "ברגע שהנתונים יהיו ביד, הפעלת Morpheus על כל תמונות ה-JWST תיקח רק כמה ימים לכל היותר על lux", אמר רוברטסון. 

הטלסקופ המיוחל בהיקף של עשרה מיליארד דולר שוגר לבסוף ביום חג המולד בשנה שעברה לאחר עיכובים חוזרים ונשנים. בקרת קרקע השקיעה חודשים ביישור מושלם של מערכת 18 המראות המורכבת שלה לפני שהמכשיר החל לזהות אותה פוטונים ראשונים בפברואר. ®