Sztuczna inteligencja pomoże zbadać pierwsze obrazy z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba

Naukowcy z całego świata przygotowują się do badania pierwszych zdjęć wykonanych przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, które mają zostać opublikowane 12 lipca.

Niektórzy astronomowie będą wykorzystywać na danych algorytmy uczenia maszynowego, aby wykrywać i klasyfikować galaktyki w przestrzeni kosmicznej na niespotykanym dotąd poziomie szczegółowości. Brant Robertson, profesor astrofizyki z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz w USA uważa, że ​​pstryknięcie teleskopu doprowadzi do przełomy to pomoże nam lepiej zrozumieć, jak wszechświat powstał około 13.7 miliarda lat temu.

„Dane JWST są ekscytujące, ponieważ dają nam bezprecedensowe okno na wszechświat w podczerwieni, z rozdzielczością, o której tylko marzyliśmy do tej pory” – powiedział. Rejestr. Robertson pomógł się rozwinąć Morpheus, model uczenia maszynowego wyszkolony do przechodzenia przez piksele i wybierania rozmytych obiektów w kształcie kropelek z głębokiej otchłani kosmosu i określania, czy te struktury są galaktykami, czy nie, a jeśli tak, to jakiego typu.

Oprogramowanie będzie wykorzystywane w ramach programu COSMOS-Webb, największego i najbardziej ambitnego projektu, jaki teleskop podejmie w pierwszym roku swojego istnienia. Robertson i zespół prawie 50 badaczy zbadają pół miliona galaktyk z skrawka nieba; będą polować na najstarsze, w pełni rozwinięte galaktyki, aby zbadać, jak ciemna materia ewoluowała w czasie, gdy te struktury zaczęły gościć gwiazdy, i będą używać oprogramowania do automatyzacji tego procesu.

Robertson i jego koledzy zaktualizowali Morpheusa, aby dostosować się do danych z JWST. „Zintegrowaliśmy teraz metody uwagi, które pozwalają na klasyfikację większych obszarów obrazów jednocześnie, co spowodowało przyspieszenie około stukrotne. Nowszy Morpheus może klasyfikować większe obrazy szybciej i bardziej niezawodnie niż wcześniej” – powiedział nam.

Wyjaśnił, że najnowsza wersja oprogramowania ma również nowe możliwości przetwarzania obrazu, takie jak deblending, który może oddzielać obiekty astronomiczne, które wydają się nakładać na siebie na niebie. 

Te zdolności przydadzą się, ponieważ JWST zapewnia szerszy i głębszy widok wszechświata niż kiedykolwiek wcześniej, a każdy obraz będzie zawierał więcej struktur, których nie można ręcznie zbadać gołym okiem. Morpheus był początkowo szkolony na 7,600 obrazach galaktyk zrobionych przez Kosmiczny Teleskop Hubble'a NASA, a Robertson uważa, że ​​będzie musiał zostać przeszkolony, aby lepiej dostosować się do danych z JWST.

„Spróbujemy zastosować Morpheus w takiej postaci, w jakiej jest na danych JWST bez uprzedniego przeszkolenia, i sprawdzimy wydajność obiektów w obszarach nieba, w których istnieją zarówno dane Hubble'a, jak i JWST” – powiedział nam.

„Prawdopodobnie będziemy musieli przeszkolić Morfeusza w oparciu o dane JWST, biorąc pod uwagę, że dane JWST są bardziej czerwone, rozciągają się na szerszy zakres długości fal, a funkcja rozproszenia punktu – w zasadzie to, jak gwiazda wygląda przez optykę teleskopu – różni się od Hubble'a”.

Morpheus będzie działał na superkomputerze UC Santa Cruz Luks, który jest uzbrojony z 80 węzłami obliczeniowymi zawierającymi tylko procesory, z których każdy zawiera dwa 20-rdzeniowe procesory Intel Cascade Lake Xeon oraz 28 węzłów tylko z procesorami graficznymi, z których każdy zawiera dwa procesory graficzne Nvidia V100. „Gdy dane będą już dostępne, uruchomienie Morpheusa na wszystkich obrazach JWST zajmie tylko kilka dni w luksach” — powiedział Robertson. 

Długo oczekiwany teleskop za dziesięć miliardów dolarów został wreszcie wystrzelony w Boże Narodzenie w zeszłym roku po wielokrotnych opóźnieniach. Kontrola naziemna spędziła miesiące perfekcyjnie dopasowując swój złożony, 18-lusterkowy system, zanim instrument zaczął wykrywać jego pierwsze fotony w lutym. ®