Αυτό το νέο εργαλείο θα μας βοηθήσει να μάθουμε περισσότερα για τους Γαλαξίες

Συνήθως σκεφτόμαστε την αναγνώριση προσώπου ως ένα εργαλείο για την επιβολή του νόμου ή έναν τρόπο για να ξεκλειδώσετε το iPhone X σας, αλλά αυτή η τεχνολογία έχει περισσότερες εφαρμογές από όσες μπορεί να έχουμε συνειδητοποιήσει. Μια πρόσφατα δημοσιευμένη μελέτη διερευνά τη χρήση της αναγνώρισης προσώπου ως εργαλείου για τη μελέτη των γειτονικών μας γαλαξιών. Πώς θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί η αναγνώριση προσώπου στην αστρονομία και τι ελπίζουν οι ερευνητές ότι αυτό το πρόγραμμα βαθιάς μάθησης θα μας διδάξει για τους πλησιέστερους διαγαλαξιακούς γείτονές μας;

Πρόγραμμα βαθιάς μάθησης και αναγνώριση προσώπου

Η μηχανική εκμάθηση είναι ένα δημοφιλές τσιτάτο του κλάδου και περιλαμβάνει τη διδασκαλία των υπολογιστών πώς να αναγνωρίζουν μοτίβα και να μαθαίνουν τους συγκεκριμένους τύπους προτύπων που αναζητά ο χρήστης. Αποτελεί τη βάση για την τελική ανάπτυξη της τεχνητής νοημοσύνης — αν και η κριτική επιτροπή εξακολουθεί να μην γνωρίζει εάν αυτό είναι καλό ή όχι.

Η βαθιά μάθηση, από την άλλη πλευρά, είναι ένας νέος τύπος προγραμματισμού που μόλις αρχίζει να εμφανίζεται. Περιλαμβάνει τη χρήση βαθιάς τεχνητών νευρωνικών δικτύων για να προσπαθήσουμε να λύσουμε προβλήματα μηχανικής μάθησης. Αυτά τα δίκτυα βαθιάς μάθησης έχουν σχεδιαστεί για να μιμούνται χαλαρά τον ανθρώπινο εγκέφαλο στοιβάζοντας πολλαπλά νευρωνικά δίκτυα το ένα πάνω στο άλλο, χρησιμοποιώντας οπουδήποτε από 16 έως 152 επίπεδα για να επιτρέψουν στον υπολογιστή να μάθει.

Η βελτίωση των αλγορίθμων αναγνώρισης προσώπου αποτελεί επίσης μέρος της βαθιάς μάθησης. Το κλειδί είναι να κάνετε το δίκτυο βαθιάς εκμάθησης να εκχωρεί αριθμούς σε περιγραφές προσώπων — έτσι κάποιος με μεγάλη μύτη μπορεί να λάβει ένα τρία για τη μύτη του ενώ κάποιος με μύτη με κουμπί μπορεί να είναι ένα. Όσο περισσότερα πρόσωπα εκτίθεται σε ένα από αυτά τα συστήματα, τόσο πιο συγκεκριμένες γίνονται οι περιγραφές μέχρι να χρησιμοποιηθεί για την αναγνώριση μεμονωμένων προσώπων όταν γίνονται συγκεκριμένες ερωτήσεις. Αν και πρόκειται για μια φανταστική πρόοδο στον τομέα της αναγνώρισης προσώπου, τι σχέση έχει με την αστρονομία ή τους γειτονικούς μας γαλαξίες;

Αναγνώριση γαλαξιακών προσώπων

Η ίδια τεχνολογία που μας επιτρέπει να ξεκλειδώνουμε ένα κινητό τηλέφωνο απλά κοιτώντας το βοηθά επίσης τους αστρονόμους να μελετήσουν γειτονικούς γαλαξίες. Οι ερευνητές προγραμμάτισαν τους υπολογιστές τους ώστε να αναγνωρίζουν τις διαφορετικές φάσεις της εξέλιξης ενός γαλαξία χάρη στα πρωτόκολλα βαθιάς μάθησης.

Χρησιμοποιώντας ένα σύνολο φωτογραφιών από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, προγραμμάτισαν τον υπολογιστή ώστε να αναγνωρίζει διάφορους γαλαξίες με βάση την εξελικτική τους κατάσταση.

Οι ερευνητές έμειναν έκπληκτοι με το πόσο επιτυχημένο ήταν το πρόγραμμα. Ακόμη και με τις περιορισμένες προσομοιώσεις που έκαναν, το πρόγραμμα ήταν σταθερά ακριβές. Το μυστικό εδώ βρισκόταν στον προγραμματισμό βαθιάς μάθησης — επέτρεπε στον υπολογιστή να αναζητήσει μοτίβα, ακόμη και περίπλοκα μοτίβα που ένας άνθρωπος παρατηρητής μπορεί να χάσει.

Απόδειξη ιδέας — The Blue Nugget

Ως απόδειξη της δοκιμής ιδέας για το σχεδιασμό τους, η ομάδα πίσω από αυτό το έργο την προκάλεσε να βρει γαλαξιακά «μπλε ψήγματα» σε κοντινούς γαλαξίες. Αυτά τα ψήγματα υποδεικνύουν ότι μετά το σχηματισμό ενός αστεριού υπάρχει ένας αέριος δίσκος που έχει απομείνει. Το πρόγραμμα βαθιάς μάθησης αναγνώρισε με επιτυχία αυτά τα μικρά μήκη κύματος τόσο σε προσομοιωμένες εικόνες όσο και σε δεδομένα παρατήρησης που συνέλεξε.

Γυρίστε τα μάτια σας προς τον ουρανό

Αυτό το πρόγραμμα βρίσκεται ακόμα στη δοκιμαστική του φάση, αλλά όπως έδειξαν τα πιο πρόσφατα αποτελέσματα, θα μπορούσε να αλλάξει τον τρόπο που βλέπουμε τους γαλαξιακούς γείτονές μας. Αυτό που θα μπορούσαμε να μάθουμε από αυτό το νέο σχέδιο είναι κυριολεκτικά αστρονομικό. Εάν μπορούμε να μάθουμε περισσότερα για το πώς έχουν σχηματιστεί άλλοι γαλαξίες, θα μπορούσε να μας βοηθήσει να απαντήσουμε σε ορισμένες ερωτήσεις σχετικά με τον δικό μας γαλαξία και τις αλλαγές που έχει βιώσει κατά τη διάρκεια της τεράστιας διάρκειας ζωής του.

Οι αστρονόμοι δεν σταμάτησαν ποτέ να κοιτάζουν τα αστέρια, εφαρμόζουν συνεχώς νέες τεχνολογίες για να μάθουν περισσότερα για αυτά. Είναι τέτοιες ανακαλύψεις που κάνουν τον απλό άνθρωπο να στρέφει ξανά τα μάτια του προς τον ουρανό και αυτό είναι εξίσου σημαντικό με τις ανακαλύψεις που θα μπορούσε να κάνει αυτό το πρόγραμμα βαθιάς μάθησης στο μέλλον.