AI za pomoč pri preučevanju prvih slik vesoljskega teleskopa Jamesa Webba

Znanstveniki po vsem svetu se pripravljajo na preučevanje prvih slik, ki jih je posnel vesoljski teleskop James Webb, ki naj bi bile objavljene 12. julija.

Nekateri astronomi bodo na podatkih izvajali algoritme strojnega učenja za odkrivanje in razvrščanje galaksij v globokem vesolju na ravni podrobnosti, ki je doslej še niso videli. Brant Robertson, profesor astrofizike na kalifornijski univerzi v Santa Cruzu v ZDA, verjame, da bodo posnetki teleskopa vodili do preboji ki nam bo pomagal bolje razumeti, kako je nastalo vesolje pred približno 13.7 milijardami let.

"Podatki JWST so vznemirljivi, saj nam dajejo okno brez primere v infrardečem vesolju z ločljivostjo, o kateri smo do zdaj le sanjali," je povedal Register. Robertson je pomagal pri razvoju Morpheus, model strojnega učenja, usposobljen za brskanje po slikovnih pikah in iz globokega vesoljskega brezna izločanje zamegljenih predmetov v obliki madežev ter ugotavljanje, ali so te strukture galaksije ali ne, in če so, katere vrste.

Programska oprema bo uporabljena kot del programa COSMOS-Webb, največjega in najbolj ambicioznega projekta, ki se ga bo teleskop lotil v prvem letu. Robertson in ekipa skoraj 50 raziskovalcev bodo s koščka neba pregledali pol milijona galaksij; lovili bodo najstarejše, popolnoma razvite galaksije, da bi preučili, kako se je temna snov razvijala skozi čas, ko so te strukture začele gostiti zvezde, in uporabili programsko opremo za avtomatizacijo tega procesa.

Robertson in njegovi kolegi so posodobili Morpheus, da se prilagodi podatkom iz JWST. »Zdaj smo integrirali metode pozornosti, ki omogočajo razvrščanje večjih regij slik naenkrat, kar je povzročilo pospešitev za približno faktor sto. Novejši Morpheus lahko razvrsti večje slike hitreje in bolj zanesljivo kot prej,« nam je povedal.

Najnovejša različica programske opreme ima tudi nove zmožnosti obdelave slik, kot je deblending, ki lahko loči astronomske objekte, ki se zdijo prekrivajoči na nebu, je pojasnil. 

Te zmožnosti bodo prišle prav, saj JWST zagotavlja širši in globlji pogled na vesolje kot kdaj koli prej, vsaka slika pa bo vsebovala več struktur, ki jih ni mogoče ročno preučiti s prostim očesom. Morpheus je bil prvotno uren na 7,600 slikah galaksij, ki jih je posnel Nasin vesoljski teleskop Hubble, in Robertson meni, da ga bo treba znova usposobiti, da se bo bolje prilagodil podatkom iz JWST.

"Poskušali bomo uporabiti Morpheus, kakršen je, na podatkih JWST brez predhodnega ponovnega usposabljanja in preveriti zmogljivost za objekte v regijah neba, kjer obstajajo podatki Hubbla in JWST," nam je povedal.

"Verjetno bomo morali Morpheusa znova usposobiti na podlagi podatkov JWST, glede na to, da so podatki JWST bolj rdeči, segajo v širši razpon valovnih dolžin in funkcija širjenja točk – v bistvu, kako zvezda izgleda skozi optiko teleskopa – se razlikuje od Hubblove."

Morpheus bo deloval na superračunalniku UC Santa Cruz razkošje, Ki je oboroženi z 80 računalniškimi vozlišči samo s CPE, od katerih vsako vsebuje dva 20-jedrna procesorja Intel Cascade Lake Xeon, in 28 vozlišči samo z grafičnimi procesorji, ki vsebujejo po dva grafična procesorja Nvidia V100. "Ko bodo podatki v roki, bo izvajanje Morpheusa na vseh slikah JWST trajalo največ nekaj dni pri luxu," je dejal Robertson. 

Dolgo pričakovani deset milijard dolarjev vreden teleskop je bil po večkratnih zamudah končno izstreljen na božič lani. Zemeljska kontrola je porabila mesece za popolno poravnavo svojega zapletenega sistema z 18 ogledali, preden je instrument začel zaznavati njegovo prvi fotoni februarja. ®