Dodano: 17 październik 2023r.

Sztuczna inteligencja samodzielnie wykryła i zweryfikowała supernową

Naukowcy opracowali system oparty na algorytmach sztucznej inteligencji, który bez udziału człowieka, jest w stanie wykryć i zweryfikować supernową. System ma już na koncie pierwsze odkrycie.

Sztuczna inteligencja samodzielnie wykryła i zweryfikowała supernową

 

Astronomowie z Northwestern University wraz ze swoimi kolegami z Caltech, Uniwersytetu Minnesoty, Uniwersytetu Johna Mooresa w Liverpoolu i Uniwersytetu w Sztokholmie opracowali nowy system, który całkowicie automatyzuje poszukiwanie nowych supernowych na nocnym niebie. System ten nie wymaga zaangażowania człowieka, przyspiesza proces analizowania i klasyfikowania nowych kandydatów na supernowe a także pozwala uniknąć ludzkich błędów. System został nazwany Bright Transient Survey Bot (BTSbot) i już ma na koncie pierwsze odkrycie.

Poszukiwania supernowych

- Po raz pierwszy w historii algorytmy sztucznej inteligencji dostrzegły, następnie zidentyfikowały, a potem potwierdziły poprzez nawiązanie komunikacji z innym teleskopem, odkrycie supernowej – powiedział Adam Miller z Northwestern University. - To ważny krok naprzód, a dalsze udoskonalanie modelu umożliwi algorytmom identyfikowanie określonych podtypów eksplozji. Ostatecznie usunięcie ludzi z tego procesu zapewni badaczom więcej czasu na analizę swoich obserwacji i opracowanie nowych hipotez wyjaśniających pochodzenie kosmicznych eksplozji, które obserwujemy – dodał.

- Udało nam się stworzyć pierwszy na świecie w pełni automatyczny system, który wykrywa, identyfikuje i klasyfikuje supernowe – powiedział Nabeel Rehemtulla z Northwestern University, który wspólnie z Millerem kierował rozwojem technologii. - To znacząco usprawnia szeroko zakrojone badania nad supernowymi, pomagając nam lepiej zrozumieć cykle życia gwiazd i pochodzenie pierwiastków, takich jak węgiel, żelazo i złoto, które wytwarzają supernowe – dodał.

Poszukiwanie supernowych obecnie sprowadza się do współpracy z systemami sztucznej inteligencji. Różne teleskopy automatycznie wykonują zdjęcia tych samych fragmentów nocnego nieba, szukając nowych źródeł, których nie było na poprzednich obrazach. Następnie, gdy te teleskopy wykryją coś nowego, kontrolę przejmują ludzie.

- Zautomatyzowane oprogramowanie przedstawia ludziom listę potencjalnych eksplozji. Badacze następnie weryfikują kandydatów i przeprowadzają obserwacje spektroskopowe. Możemy dowiedzieć się, czy kandydat jest naprawdę supernową, jedynie po zebraniu widma – rozłożonego na części składowe o różnych długościach fal światła, które ujawnia pierwiastki obecne w eksplozji. Istnieją zrobotyzowane teleskopy, które mogą zbierać widma, ale często robią to również ludzie obsługujący teleskopy ze spektrografami – powiedział Miller.

BTSbot

Celem twórców sztucznej inteligencji było ograniczenie lub całkowite wyeliminowanie z tego procesu człowieka. Naukowcy tworząc BTSbota przeszkolili algorytmy uczenia maszynowego na ponad 1,4 miliona obrazów z prawie 16 tys. źródeł, w tym potwierdzonych supernowych, krótkich rozbłysków na powierzchniach gwiazd, gwiazd zmiennych i innych.

Aby przetestować BTSbota badacze przyjrzeli się nowo odkrytemu kandydatowi na supernową, nazwanemu SN2023tyk. Teleskopy Zwicky Transient Facility (ZTF) automatycznie wykonują zdjęcia nocnego nieba w poszukiwaniu supernowych. SN2023tyk po raz pierwszy zauważono 3 października. Przeglądając dane z ZTF BTSbot odkrył SN2023tyk dwa dni później i od razu zażądał widma potencjalnej supernowej z Obserwatorium Palomar, gdzie inny zrobotyzowany teleskop - SED Machine - przeprowadził szczegółowe obserwacje spektroskopowe. SED Machine wysłała następnie uzyskane widmo do SNIascore w Caltech, aby określić typ supernowej. Po ustaleniu, że kandydatką jest supernowa typu Ia zautomatyzowany system publicznie podzielił się swoim odkryciem z astronomami.

- Symulowana wydajność była doskonała, ale tak naprawdę nigdy nie wiadomo, jak to się przełoży na rzeczywistość, dopóki się tego nie wypróbuje. Kiedy napłynęły obserwacje z SED Machine oraz automatyczna klasyfikacja z SNIascore, poczuliśmy ogromną falę ulgi. Piękno polega na tym, że gdy wszystko jest włączone i działa prawidłowo, tak naprawdę nie robimy nic. W nocy idziemy spać, a rano widzimy, że BTSbot i inne systemy sztucznej inteligencji niezachwianie wykonują swoją pracę – przyznał Rehemtulla.


Źródło: Northwestern University, fot. Legacy Surveys / D. Lang (Perimeter Institute) for Legacy Surveys layers and unWISE / NASA/JPL-Caltech / D. Lang (Perimeter Institute)