Komputery automatycznie rozpoznają kształty galaktyk

Fot. Zdjęcie gromady galaktyk Abel wykonane Kosmicznym Teleskopem Hubble'a. Na zdjęciu widoczne są galaktyki o różnorodnych kształtach. W centrum gromady widoczna jest gigantyczna galaktyka eliptyczna, w prawym dolnym narożniku piękna galaktyka spiralna, a wokoło wiele mniejszych obiektów o przeróżnych kształtach, rozmiarach i kolorach. Źródło: NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA) - Roen Kelly

Naukowcy z University College London (UCL) oraz University of Cambridge w Massachusetts napisali program uczący się, oparty o model ludzkiego mózgu, który może zostać wykorzystany do dokładnego i wydajnego klasyfikowania galaktyk. Nowa metoda jest bardzo wiarygodna, w 90-ciu na 100 przypadków zgadza się z klasyfikacją dokonaną przez ludzi.

We Wszechświecie znajdują się miliardy galaktyk, a każda z nich zawiera od 10 milionów do tryliona gwiazd. Ich kształty są rozmaite począwszy od eliptycznych przez spiralne skończywszy na nieregularnych. Duże programy obserwacyjne, takie jak Sloan Digital Sky Survey, wykonują mapy i zdjęcia ogromnej ilości galaktyk. Zanim zebrane dane wykorzystamy do badania pochodzenia i ewolucji galaktyk, konieczna jest klasyfikacja ogromnej ilości obiektów. Członkowie publicznego projektu Galaxy Zoo, w liczbie 250 tys. osób, ostatnio ręcznie sklasyfikowało 60 milionów takich galaktyk.

Grupa astronomów wykorzystała klasyfikację wykonaną w ramach Galaxy Zoo do nauczenia komputerowego algorytmu, opartego o sztuczną sieć neuronów, którego zadaniem jest rozpoznawanie kształtów różnych typów galaktyk. Sztuczna sieć neuronów jest zaprojektowana tak, by symulować biologiczne sieci neuronów spotykane w żywych organizmach. Zastosowana metoda pozwala na znalezienie złożonych zależności pomiędzy parametrami wejściowymi takimi jak kształt, rozmiar i kolor obiektu, a wyjściowymi jak np. typ galaktyki. Metoda ta naśladuje proces zachodzący w ludzkim mózgu. Dzięki tej metodzie udało się odtworzyć w 90-ciu procentach klasyfikację wykonaną przez ludzi.

Jesteśmy zaskoczeni, że komputer tak dobrze sobie poradził,” powiedziała prowadząca badania, Manda Banerji z Instytutu Astronomii na University of Cambridge. „Tego typu analiza jest kluczowa dla przyszłych astronomicznych przeglądów nieba. Obecnie budowane teleskopy nowej generacji w ciągu dekady będą mogły wykonać  zdjęcia setkom milionów a nawet miliardom galaktyk. Te liczby są przytłaczające, nie będzie takiej możliwości by każdy obraz można było osobno przestudiować przy pomocy ludzkiego oka”.

Dark Energy Survey (DES) to wielkoskalowy przegląd nieba, który pod kierunkiem naukowców z Wielkiej Brytanii ma rozpocząć swoją działalność w 2011 roku. Można się spodziewać, że w ciągu swoich pierwszych pięciu lat działania wykona zdjęcia 300 milionom galaktyk. Inny przegląd zwany VISTA Hemisphere Survey pod kierunkiem badaczy z University of Cambridge niedawno rozpoczął obserwacje. Jego celem jest sfotografowanie wszystkich galaktyk na całej południowej półkuli.

Ludzkie oko jest bardzo wydajne w rozpoznawaniu wzorów, jednak komputerowe techniki mogące odtworzyć taki proces są kluczowe dla dalszych badań. Zaczynamy przesuwać granicę naszego obserwowanego Wszechświata i odkrywamy coraz to dalsze galaktyki,” powiedział Ifer Lahav, kierownik instytutu astrofizyki na University of California w Los Angeles. „Te badania to ważny krok naprzód”

10 czerwca 2010
ŹródłoHubert Siejkowski

Liczba odsłon: 953