Ҳамон технологияе, ки шинохти чеҳра ва мошинҳои худравро идора мекунад, метавонад ба зудӣ як воситаи калидӣ дар кушодани асрори ниҳони олам гардад.
Пешрафтҳои охирин дар астрономияи мушоҳидавӣ боиси таркиши маълумот гардиданд.
Телескопҳои пурқувват ҳар рӯз терабайтҳо маълумот ҷамъ мекунанд. Барои коркарди ин қадар маълумот, олимон бояд роҳҳои нави автоматикунонии вазифаҳои гуногунро дар ин соҳа, ба монанди чен кардани радиатсия ва дигар падидаҳои осмониро пайдо кунанд.
Яке аз вазифаҳои мушаххасе, ки астрономҳо мехоҳанд суръат бахшанд, таснифи галактикаҳост. Дар ин мақола, мо дида мебароем, ки чаро таснифи галактикаҳо ин қадар муҳим аст ва чӣ гуна муҳаққиқон ба усулҳои пешрафтаи омӯзиши мошинсозӣ такя кардаанд, то миқёси маълумот афзоиш ёбад.
Чаро мо бояд галактикаҳоро гурӯҳбандӣ кунем?
Таснифи галактикаҳо, ки дар ин соҳа ҳамчун морфологияи галактика маълум аст, дар асри 18 пайдо шудааст. Дар он вақт, сэр Вилям Ҳершел мушоҳида кард, ки "туманҳои" гуногун дар шаклҳои гуногун меоянд. Писари ӯ Ҷон Ҳершел ин таснифотро тавассути фарқ кардани туманҳои галактикӣ ва туманҳои ғайригалактикӣ такмил дод. Охирин ин ду таснифот он чизест, ки мо медонем ва онро галактикаҳо меномем.
Дар охири асри 18 астрономҳои гуногун тахмин мезаданд, ки ин объектҳои кайҳонӣ "экстрагалактикӣ" ҳастанд ва онҳо берун аз Роҳи Каҳкашони мо ҷойгиранд.
Хаббл дар соли 1925 таснифоти нави галактикаҳоро бо ҷорӣ намудани пайдарпаии Хаббл, ки ба таври ғайрирасмӣ ҳамчун диаграммаи тюнинг-форк Хаббл маълум аст, ҷорӣ кард.
Пайдарпаии Хаббл галактикаҳоро ба галактикаҳои муқаррарӣ ва номунтазам тақсим кард. Галактикаҳои муқаррарӣ боз ба се синфи васеъ тақсим карда шуданд: эллиптикҳо, спиралҳо ва линзаҳо.
Омӯзиши галактикаҳо ба мо дар бораи якчанд асрори асосии кор кардани коинот фаҳмиш медиҳад. Тадқиқотчиён шаклҳои гуногуни галактикаҳоро барои назарияи раванди ташаккули ситораҳо истифода бурданд. Бо истифода аз симулятсияҳо, олимон инчунин кӯшиш карданд, ки чӣ гуна галактикаҳо ба шаклҳое, ки мо имрӯз мушоҳида мекунем, ба вуҷуд меоянд.
Таснифи автоматии морфологии галактикахо
Тадқиқот оид ба истифодаи омӯзиши мошинсозӣ барои тасниф кардани галактикаҳо натиҷаҳои умедбахш нишон доданд. Дар соли 2020 муҳаққиқони расадхонаи миллии астрономии Ҷопон a техникаи омӯзиши амиқ галактикахоро дуруст тасниф кунанд.
Муҳаққиқон маҷмӯаи бузурги тасвирҳои аз тадқиқоти Subaru/Hyper Suprime-Cam (HSC) гирифташударо истифода бурданд. Бо истифода аз техникаи худ, онҳо метавонистанд галактикаҳоро ба спиралҳои S, спиралҳои Z ва ғайриспиралӣ тасниф кунанд.
Тадқиқоти онҳо бартариҳои омезиши додаҳои калон аз телескопҳоро нишон дод омӯзиши чуқур техника. Аз сабаби шабакаҳои нейронӣ, астрономҳо акнун метавонанд кӯшиш кунанд, ки намудҳои дигари морфологияро тасниф кунанд, ба монанди сутунҳо, якҷояшавӣ ва объектҳои сахт линза. Барои намуна, тадқиқоти алоқаманд аз MK Cavanagh ва K. Bekki CNN-ро барои таҳқиқи шаклҳои бар дар якҷояшавии галактикаҳо истифода бурданд.
Он чӣ тавр кор
Олимони NAOJ ба конволютсионӣ такя карданд шабакаҳои нейралӣ ё CNN барои тасниф кардани тасвирҳо. Аз соли 2015 инҷониб, CNN ба як усули хеле дақиқ барои тасниф кардани объектҳои муайян табдил ёфт. Барномаҳои ҷаҳонии воқеӣ барои CNN дорои муайянкунии чеҳра дар тасвирҳо, мошинҳои худгард, шинохти аломатҳои дастнавис ва тиббиро дар бар мегиранд. таҳлили тасвирҳо.
Аммо CNN чӣ гуна кор мекунад?
CNN ба як синфи усулҳои омӯзиши мошинҳо тааллуқ дорад, ки ҳамчун таснифкунанда маълум аст. Классизаторҳо метавонанд вуруди муайянро қабул кунанд ва нуқтаи маълумотро барорад. Масалан, таснифкунандаи аломати кӯча метавонад тасвирро дарбар гирад ва новобаста аз он ки тасвир аломати кӯча аст ё не.
CNN як мисоли як аст шабакаи нейралӣ. Ин шабакаҳои нейронӣ иборатанд нейронҳо ташкил карда шудааст лифофаҳо. Дар марҳилаи омӯзиш, ин нейронҳо барои мутобиқ кардани вазнҳо ва ғаразҳои мушаххас танзим карда мешаванд, ки ба ҳалли мушкилоти таснифоти зарурӣ кӯмак мекунанд.
Вақте ки шабакаи нейрон тасвирро қабул мекунад, на ҳама чизро дар минтақаҳои хурди тасвир мегирад, Ҳар як нейрони инфиродӣ бо дигар нейронҳо ҳамкорӣ мекунад, зеро он дар қисматҳои гуногуни тасвири асосӣ мегирад.
Мавҷудияти қабатҳои конволютсионӣ CNN-ро аз дигар шабакаҳои нейронӣ фарқ мекунад. Ин қабатҳо бо мақсади муайян кардани хусусиятҳо аз тасвири воридотӣ блокҳои пикселҳои такроршавандаро скан мекунанд. Азбаски мо нейронҳоеро, ки ба ҳам наздиканд, мепайвандад, шабака вақти осонтар фаҳмидани тасвирро дорад, зеро маълумоти воридотӣ аз ҳар як қабат мегузарад.
Истифода дар морфологияи Galaxy
Вақте ки дар таснифи галактикаҳо истифода мешавад, CNN тасвири галактикаро ба "ҷасмаҳо"-и хурдтар тақсим мекунад. Бо истифода аз як каме математика, қабати аввалини пинҳон кӯшиш мекунад, ки оё дар ямоқи хат ё каҷ мавҷуд аст ё не. Қабатҳои минбаъда кӯшиш мекунанд, ки саволҳои торафт мураккабро ҳал кунанд, масалан, оё дар ямоқ дорои хусусияти галактикаи спиралӣ, ба монанди мавҷудияти бозу.
Гарчанде, ки муайян кардани он ки оё қисмати тасвир дорои хати рост аст, нисбатан осон аст, аммо пурсидани он, ки оё тасвир галактикаи спиралиро нишон медиҳад, чӣ гуна галактикаи спиралиро нишон медиҳад, торафт мураккаб мегардад.
Бо шабакаҳои нейрон, таснифкунанда бо қоидаҳо ва меъёрҳои тасодуфӣ оғоз меёбад. Ин қоидаҳо оҳиста-оҳиста дақиқтар ва ба мушкилоте, ки мо ҳал карданӣ ҳастем, алоқаманд мешаванд. То ба охир расидани марҳилаи омӯзиш, шабакаи нейрон бояд акнун фикри хубе дошта бошад, ки дар тасвир кадом хусусиятҳоро ҷустуҷӯ кардан лозим аст.
Васеъ кардани AI бо истифода аз Citizen Science
Илми шаҳрвандӣ ба тадқиқоти илмие дахл дорад, ки аз ҷониби олимони ҳаваскор ё аъзоёни ҷамъиятӣ гузаронида мешавад.
Олимоне, ки астрономияро меомӯзанд, аксар вақт бо олимони шаҳрванд ҳамкорӣ мекунанд, то ба кашфиётҳои муҳимтари илмӣ кӯмак расонанд. NASA нигоҳ медорад рӯйхат даҳҳо лоиҳаҳои илмии шаҳрвандӣ, ки ҳар касе, ки телефони мобилӣ ё ноутбук дорад, саҳм гузошта метавонад.
Расадхонаи миллии астрономии Ҷопон инчунин як лоиҳаи илмии шаҳрвандиро таҳия кардааст, ки бо номи худ маълум аст Галакси Круз. Ташаббус ихтиёриёнро барои тасниф кардани галактикаҳо ва ҷустуҷӯи аломатҳои бархӯрди эҳтимолӣ байни галактикаҳо таълим медиҳад. Лоиҳаи дигари шаҳрвандӣ даъват карда шуд Боғи ҳайвоноти Галакси танҳо дар як соли оғози кор аллакай зиёда аз 50 миллион таснифҳоро гирифтааст.
Бо истифода аз маълумот аз лоиҳаҳои илмии шаҳрвандӣ, мо метавонем шабакаҳои нейронро таълим диҳед ки галактикахоро минбаъд ба синфхои муфассалтар тасниф кунанд. Мо инчунин метавонем ин тамғакоғазҳои илмии шаҳрвандиро барои пайдо кардани галактикаҳои дорои хусусиятҳои ҷолиб истифода барем. Хусусиятҳое ба монанди ҳалқаҳо ва линзаҳо метавонанд бо истифода аз шабакаи нейрон пайдо шаванд.
хулоса
Усулҳои шабакаҳои нейронӣ дар соҳаи астрономия торафт маъмул шуда истодаанд. Ифтитоҳи телескопи кайҳонии Ҷеймс Веб аз NASA дар соли 2021 давраи нави астрономияи мушоҳидаиро ваъда медиҳад. Телескоп аллакай терабайтҳо маълумот ҷамъоварӣ кардааст, ки эҳтимолан ҳазорҳо маълумоти дигар дар тӯли ҳаёти панҷсолаи худ дар роҳ ҳастанд.
Таснифи галактикаҳо танҳо яке аз вазифаҳои зиёди эҳтимолӣ мебошад, ки онҳоро бо ML васеъ кардан мумкин аст. Вақте ки коркарди маълумоти кайҳонӣ ба мушкилоти бузурги додаҳои худ табдил меёбад, муҳаққиқон бояд омӯзиши пешрафтаи мошинро барои фаҳмидани тасвири бузург пурра истифода баранд.
Дин ва мазҳаб