Вперше в світі: Нова система штучного інтелекту відкрила наднову без допомоги людини

Вперше штучний інтелект (ШІ) знайшов, виявив, підтвердив, класифікував і оголосив про відкриття наднової без жодного втручання людини.

Міжнародна команда вчених розробила новий інструмент ШІ під назвою Bright Transient Survey Bot (BTSbot), використавши понад 1,4 мільйона зображень з майже 16 000 джерел для навчання свого алгоритму машинного навчання.

Північно-Західний університет повідомляє, що нова система дозволяє автоматизувати весь процес виявлення вибухів зірок, що не тільки виключає людські помилки, але й значно підвищує швидкість.

“Зрештою, усунення людини з процесу дає дослідницькій групі більше часу для аналізу своїх спостережень і розробки нових гіпотез для пояснення походження космічних вибухів, які ми спостерігаємо”, – говорить астроном з Північно-Західного університету Адам Міллер, один з провідних дослідників, які брали участь у розробці BTSbot.

Зображення з далекого космосу галактики, де наднова осяяла небо. (Legacy Surveys/D. Lang/Perimeter Institute/unWISE/NASA/JPL-Caltech)

“Це значно спрощує великі дослідження наднових”, – додає Набіл Рехемтулла з Північно-Західного університету, астроном, який спільно з Міллером керував розробкою, – “допомагаючи нам краще зрозуміти життєві цикли зірок і походження елементів, які створюють наднові, таких як вуглець, залізо і золото”.

BTSbot виявив нещодавно відкриту наднову, названу SN2023tyk, на основі даних з Zwicky Transient Facility (ZTF), роботизованої камери в Каліфорнії, яка сканує північне небо кожні два дні.

Для порівняння, ZTF зняв космічний вибух у нічному небі 3 жовтня, а BTSbot знайшов наднову в даних ZTF 5 жовтня. Після зв’язку з іншими роботизованими інструментами BTSbot зміг підтвердити відкриття і класифікувати подію як наднову типу Ia, публічно поділившись звітом 7 жовтня.

“ZTF працює вже шість років, і за цей час я та інші витратили понад 2 000 годин на візуальний огляд кандидатів і визначення, які з них можна спостерігати за допомогою спектроскопії”, – говорить астроном Крістофер Фремлінг з Каліфорнійського технологічного інституту (Калтех).

“Додавання BTSbot до нашого робочого процесу позбавить нас необхідності витрачати час на перевірку цих кандидатів”.

Зображення галактики, де сталася SN2023tyk, до і після. На зображенні після вибуху праворуч верхня ліва частина галактики виглядає деформованою в тому місці, де вибухнула зоря. (Legacy Surveys/D. Lang/Perimeter Institute/unWISE/NASA/JPL-Caltech)

Хоча наднові – це яскраві та енергійні події, вони трапляються не так часто, і їх не так просто виявити. Традиційні методи виявлення покладаються на астрономів, які візуально перевіряють великі обсяги даних з роботизованих телескопів, що безперервно сканують нічне небо в пошуках нових джерел світла.

“Автоматизоване програмне забезпечення представляє список вибухів-кандидатів людям, які витрачають час на перевірку кандидатів і виконання спектроскопічних спостережень”, – пояснює Міллер.

“Ми можемо остаточно переконатися, що кандидат дійсно є надновою, лише зібравши його спектр – розсіяне світло джерела, яке виявляє елементи, присутні у вибуху”.

Це трудомісткий процес, і, за оцінками, астрономи відкрили лише невелику частку всіх наднових, які трапляються у Всесвіті.

BTSbot автоматично попросив інший роботизований інструмент, який називається Spectral Energy Distribution Machine (SEDM), провести широкі спостереження потенційної наднової, щоб зібрати її спектр. Отримавши цей спектр, SEDM відправив його до SNIascore Каліфорнійського технологічного інституту (розроблений Фремлінгом) для класифікації наднової.

Наднові типу Ia особливо важливі для астрономів, оскільки їх можна використовувати для вимірювання розширення Всесвіту.

“Результати моделювання були чудовими, але ви ніколи не знаєте, як це перекладається на реальний світ, поки не спробуєте”, – каже Рехемтулла. “Як тільки ми отримали спостереження від SEDM і автоматизовану класифікацію від SNIascore, ми відчули величезну хвилю полегшення”.

Можливість сканувати нічне небо в пошуках нових об’єктів набагато ефективніше і результативніше може дозволити відкрити багато нових наднових. BTSbot міг би звільнити астрономів, щоб вони могли зосередитися на інтерпретації даних і наданні цінної інформації про еволюцію зірок і галактик.

“Після того, як все увімкнено і працює належним чином, ми фактично нічого не робимо, – каже Рехемтулла. “Ми лягаємо спати вночі, а вранці бачимо, що BTSbot та інші штучні інтелектуали неухильно виконують свою роботу”.