Новый алгоритм искусственного интеллекта раскрыл космос

Вселенная выглядела бы намного лучше, если бы земная атмосфера не создавала постоянных фотобомб.

Даже снимки, сделанные лучшими в мире наземными телескопами, размываются из-за движущихся воздушных масс в атмосфере. Хотя это кажется безобидным, такое размытие затушевывает формы объектов на астрономических снимках, иногда приводя к ошибочным физическим измерениям, которые важны для понимания природы нашей Вселенной.

Ученые из Северо-Западного университета и Университета Цинхуа в Пекине представили новую стратегию для решения этой проблемы. Команда модифицировала известный алгоритм компьютерного зрения, используемый для повышения резкости фотографий, и впервые применила его к астрономическим изображениям, полученным с наземных телескопов. Исследователи также обучили алгоритм искусственного интеллекта (ИИ) моделировать данные в соответствии с параметрами изображения обсерватории им. Рубина, так что, когда обсерватория откроется в следующем году, инструмент будет сразу же совместим с ней.

Хотя астрофизики уже используют технологию устранения размытости, модифицированный алгоритм, управляемый ИИ, работает быстрее и создает более реалистичные изображения, чем нынешняя технология. Полученные изображения не размыты и более реалистичны. Они также красивы, хотя это и не является целью данной технологии.

«Целью фотографии часто является создание красивого изображения, — рассказывает Эмма Александер из Северо-Западного университета, ведущий автор исследования. — Но астрономические изображения используются в научных целях. Правильно очистив изображения, мы сможем получить более точные данные. Алгоритм вычислительно удаляет атмосферу, позволяя физикам получить более точные научные измерения. В итоге и изображения выглядят лучше».

Результаты исследования будут опубликованы в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Когда свет исходит от далеких звезд, планет и галактик, он проходит через атмосферу Земли, прежде чем попасть в наши глаза. Наша атмосфера не только блокирует определенные длины волн света, но и искажает свет, который достигает Земли. Даже ясное ночное небо все еще содержит движущийся воздух, который влияет на проходящий через него свет. Вот почему звезды мерцают, а лучшие наземные телескопы находятся на больших высотах, где атмосфера наиболее тонкая.

Размытие становится проблемой, когда астрофизики анализируют изображения для получения космологических данных. Изучая видимые формы галактик, ученые могут выявить гравитационные эффекты крупномасштабных космологических структур, которые искривляют свет на пути к нашей планете. Из-за этого эллиптическая галактика может казаться круглее или более вытянутой, чем она есть на самом деле. Но атмосферное размытие размывает изображение таким образом, что искажает форму галактики. Устранение размытия позволяет ученым получить точное представление о форме.

Чтобы решить эту проблему, ученые объединили алгоритм оптимизации с сетью глубокого обучения, обученной на астрономических изображениях. Среди обучающих изображений команда включила симулированные данные, которые соответствовали ожидаемым параметрам изображений из обсерватории «Рубин». Полученный инструмент создавал изображения с ошибками на 38,6% меньше, чем традиционные методы размытия, и на 7,4% меньше, чем современные методы.

Эксклюзивный перевод

Фото: Эмма Александер / Северо-Западный университет

Поделиться:

Подписывайтесь на краткие, но содержательные новости со всего мира
глазами молодого поколения в Телеграм и ВКонтакте.

Почитайте также

Имплантируемые батареи, потребляющие кислород, помогают убить рак

482 Несмотря на десятилетия исследований и десятки миллиардов долларов, потраченных на исследования и лечение во …