Междисциплинарная исследовательская группа из Университета Цинхуа разработали модель искусственного интеллекта (ИИ) для астрономической визуализации, которая значительно расширяет возможности ученых по изучению самых отдаленных уголков космоса. В основе решения – вычислительная оптика и алгоритмы ИИ. Об этом сообщает China Daily, партнер TV BRICS.
Согласно результатам исследования, модель позволяет извлекать крайне слабые астрономические сигналы, идентифицировать галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет и фиксировать объекты, расположенные на огромном расстоянии от Земли.
Слабые сигналы от далеких космических объектов часто теряются из‑за фонового свечения неба и теплового излучения самого телескопа. Исследование показало, что новая методика «самообучающегося пространственно‑временного шумоподавления» помогла решить эту проблему. Когда ее применили к данным телескопа имени Джеймса Уэбба, оказалось, что теперь можно наблюдать не только в видимом свете (с длиной волны около 500 нм), но и в среднем инфракрасном диапазоне (до 5 мкм). Кроме того, появилась возможность замечать объекты в 2,5 раза более тусклые.
С помощью модели команда идентифицировала более 160 кандидатов в галактики с высоким красным смещением из периода «Космического рассвета» – примерно через 200–500 миллионов лет после Большого взрыва. Это втрое больше, чем удавалось обнаружить ранее, сообщили участники исследовательской группы.
По словам ученых, ИИ‑модель способна обрабатывать огромные объемы данных космических телескопов и совместима с несколькими наблюдательными платформами, что дает ей возможность стать универсальной платформой для астрономических исследований.
Традиционные методы шумоподавления в астрономии опираются на наложение множества экспозиций. Множество снимков одного участка неба совмещают, чтобы усилить полезный сигнал и частично погасить случайный шум. При этом алгоритмы исходят из предположений, что шум однороден (имеет одинаковые характеристики по всему кадру и во времени) и коррелирован (имеет закономерную связь с какими‑либо параметрами, то есть его можно смоделировать и вычесть).
На практике характеристики шума в астрономических наблюдениях меняются как во времени, так и в пространстве. Модель решает эту проблему, реконструируя изображения дальнего космоса в виде трехмерного пространственно‑временного объема. Благодаря «механизму фотометрического адаптивного скрининга» модель выявляет едва заметные флуктуации шума и отличает их от сверхслабых сигналов далеких звезд и галактик.
«В целом, я считаю, что это очень актуальная работа, которая может оказать значительное влияние на всю астрономию», – отметил один из рецензентов исследования. «Тусклые небесные объекты, скрытые световым шумом в астрономических наблюдениях, могут быть восстановлены с высокой точностью», – подчеркнул Дай Цюнхай, профессор кафедры автоматизации Университета Цинхуа.
В перспективе исследователи рассчитывают внедрить эту технологию в телескопы следующего поколения. Это поможет ответить на ключевые научные вопросы, связанные с расшифровкой природы темной энергии и темной материи, изучением происхождения космоса и экзопланет.
Самые актуальные новости стран БРИКС https://tvbrics.com