Palydovai trukdo astronominiams duomenims – ar AI gali pasiūlyti sprendimą?

Palydovai trukdo astronominiams duomenims – ar AI gali pasiūlyti sprendimą?

Astronomai sukūrė mašininio mokymosi algoritmą, kuris gali labai tiksliai aptikti palydovų pėdsakus naktinio dangaus vaizduose. Šis modelis palengvina duomenų interpretavimą ir gali leisti pašalinti pakraščius, kurie vis dažniau sukelia astronomijos problemų.

Technologijos bus problema „Fotobombos“ iš interneto ryšių palydovų negali išspręsti, bet gali padėti sumažinti jų poveikį kai kuriems teleskopo vaizdams. Praėjusį mėnesį Keiptaune vykusiame Tarptautinės astronomijos sąjungos (IAU) visuotiniame susirinkime mokslininkai pristatė darbą.

„Mašininis mokymasis ir dirbtinis intelektas gali padėti, nes jei turite pakankamai duomenų, galite klasifikuoti, gerai, taip atrodo palydovas“, – sako Siegfriedas Egglas, Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign astrofizikas. Tačiau palydovų paleidimo ir tobulinimo skaičius vyksta „pusryčių tempu“, priduria jis, o mokslininkai „deda viską, kad pasivytų“.

Auganti grėsmė

Per pastaruosius penkerius metus tokios kompanijos kaip „SpaceX“ Hawthorne mieste, Kalifornijoje, „Eutelsat OneWeb“ Londone ir „Amazon Project Kuiper“ Redmonde, Vašingtone, į žemąją Žemės orbitą paleido tūkstančius ryšių palydovų. Planuojama dar daug daugiau, įskaitant 12 000 palydovų mega žvaigždyną G60 Starlink, kurį Kinijoje paleis Shanghai Spacecom Satellite Technology. „Ateities ambicijų registre dabar yra apie milijonas palydovų“, – per IAU Generalinės asamblėjos sesiją sakė IAU Tamsaus ir tylaus dangaus apsaugos nuo palydovų žvaigždynų trikdžių centro direktorius Richardas Greenas.

Šie palydovai suteikia greitą plačiajuosčio interneto prieigą žmonėms visame pasaulyje, tačiau yra vis labiau trikdo astronomus — jie atrodo kaip ryškūs dryžiai dangaus vaizduose ir gali turėti įtakos stebėjimams visame elektromagnetiniame spektre. Dėl šios palydovinės užterštumo ypač nukenčia jautrūs teleskopai su plačiais matymo laukais. Pavyzdžiui, manoma, kad būsimas Vera Rubin teleskopas galėtų matyti daugiau nei trečdalį jo vaizdų, pažeistų.

"Šiandien astronomija yra mokslas, apimantis didelius duomenų kiekius, ir nėra žmogaus, kuris galėtų pažvelgti į visus kiekvieną naktį įrašytus vaizdus ir pamatyti juosteles", - sako Egglas. „Čia gali padėti mašininis mokymasis.

Siekdama sukurti programą palydovų pėdsakams teleskopiniuose vaizduose nustatyti, Čilės Atakamos universiteto duomenų mokslininkė María Romero-Colmenares parengė prižiūrimą mašininio mokymosi algoritmą, naudodama dešimtis tūkstančių vaizdų, užfiksuotų teleskopų tinklu Čilėje, Ispanijoje, Meksikoje, Vietname ir Pietų Korėjoje. „Mes žinojome, kada ir kur [danguje] stebėti palydovą, ir atlikome vieną stebėjimą su palydovu ir vieną be jo“, – sako Romero-Colmenares, pateikdamas tiek pat aiškių ir užterštų vaizdų. Kai ji ir jos kolegos pritaikė modelį viešai prieinamiems WASP (plataus kampo planetų paieškos) ir Vengrijos automatinio teleskopų tinklo projektų duomenims, algoritmas sugebėjo nustatyti 96% palydovų pėdsakų.

Juostų aptikimas yra svarbus žingsnis siekiant juos pašalinti iš vaizdų ir duomenų, sako Jeremy Tregloanas-Reedas, Atakamos universiteto astrofizikas, dirbęs su Romero-Colmenares prie projekto. Kitas iššūkis bus sukurti įrankius, kurie iš tikrųjų galėtų pašalinti palydovo takelius išsaugant pagrindinius duomenis. Tai įmanoma tik tais atvejais, kai palydovas nėra toks ryškus, kad prisotintų vaizdo pikselius ir išnyktų į aplinkinius pikselius, sako Tregloanas-Reedas. Jei įvyksta perpildymas, pagrindiniai duomenys negali būti išsaugoti.

Iki kitų metų pabaigos mokslininkai tikisi sukurti atvirojo kodo programėlę ir programą, kuri leis observatorijoms ir astronomams mėgėjams nustatyti ir išvalyti užterštus vaizdus bei duomenis. Tokios priemonės greičiausiai bus sėkmingos mažuose teleskopuose su mažo jautrumo kameromis.

Žvaigždės panašus žaibas

Kitos palydovinės taršos formos yra dar sunkiau valdomos. Kai saulės baterijos ir kiti lygūs palydovų paviršiai fiksuoja šviesą, jie sukuria žaibo varžtus trumpalaikiai astronominiai pereinamieji įvykiai panašūs energijos pliūpsniai, kurie gali trukti nuo milisekundžių iki metų.

„Kadangi šie blyksniai yra labai trumpi, kartais iki milisekundės, palydovo judėjimas jų metu yra nereikšmingas ir gauname tobulai panašią į žvaigždę blyksnį“, – sako Centrinės Europos kosmologijos ir fundamentinės fizikos instituto Prahoje astronomas Sergejus Karpovas. „Nėra „realaus būdo atskirti šiuos blyksnius nuo astrofizinių pereinamųjų procesų, kuriuos norime aptikti – tiesiog palyginti jų vietą su palydovų orbitų katalogais“, – priduria jis.

Eggl sako, kad palydovų elektroninė įranga taip pat gali skleisti netyčinę spinduliuotę, sutrikdydama Didžiojo sprogimo švytėjimo stebėjimus. Astronomai tikisi, kad tirdami šią spinduliuotę, žinomą kaip kosminė mikrobangų foninė spinduliuotė, Atsakykite į klausimus apie visatos plėtimąsi tampa. Naujos kartos „SpaceX“ palydovai, kuriuos bendrovė pradėjo paleisti pernai, skleidžia apie 30 kartų daugiau spinduliuotės nei ankstesnės kartos. Šio tipo spinduliuotė yra nereguliuojama ir gali kelti pavojų visoms stebėjimo juostoms.

Eggl pabrėžia, kad dirbtinio intelekto įrankiai iš tikrųjų negali atkurti prarastų duomenų, o problema dar labiau pablogės, kai bus paleista daugiau palydovų. „Jei nudažysite baltais dažais ant Monos Lizos, tam tikru momentu nieko negalėsite padaryti, net jei išmokysite mašininio mokymosi algoritmą visuose da Vinčio darbuose“, - sako Egglas. „Galbūt galite atspėti, kaip gali atrodyti paveikslas, bet jie niekada negali atkurti prarastų duomenų.

1. Bassa, C.G. ir kt. Astron. Astrofija. 689, L10 (2024).

   Straipsnis
   Google Scholar

Atsisiųskite nuorodas