日本天文學(xué)家利用人工智能揭示宇宙的實(shí)際形狀

日本天文學(xué)家開發(fā)了一種新的人工智能（AI）技術(shù)，以去除天文數(shù)據(jù)中由于星系形狀的隨機(jī)變化而產(chǎn)生的“噪音”。在對超級計(jì)算機(jī)模擬創(chuàng)建的大型模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行廣泛的訓(xùn)練和測試之后，他們隨后將這種新工具應(yīng)用于來自日本斯巴魯望遠(yuǎn)鏡的實(shí)際數(shù)據(jù)，并發(fā)現(xiàn)使用這種方法得出的質(zhì)量分布與目前公認(rèn)的宇宙模型一致。這是一個(gè)強(qiáng)大的新工具，用于分析來自當(dāng)前和計(jì)劃中的天文學(xué)調(diào)查的大數(shù)據(jù)。

廣域勘測數(shù)據(jù)可用于通過測量引力透鏡模式來研究宇宙的大尺度結(jié)構(gòu)。在引力透鏡中，前景天體（如一個(gè)星系團(tuán)）的引力可以扭曲背景天體（如一個(gè)更遙遠(yuǎn)的星系）的圖像。一些引力透鏡的例子很明顯，比如 “荷魯斯之眼”現(xiàn)象。大尺度結(jié)構(gòu)，主要由神秘的 "暗 "物質(zhì)組成，也可以扭曲遙遠(yuǎn)星系的形狀，但預(yù)期的透鏡效應(yīng)是微妙的。需要對一個(gè)地區(qū)的許多星系進(jìn)行平均化處理，以創(chuàng)建前景暗物質(zhì)分布圖。

但是這種觀察許多星系圖像的技術(shù)遇到了一個(gè)問題；有些星系就是天生長得有點(diǎn)怪。很難區(qū)分一個(gè)被引力透鏡扭曲的星系圖像和一個(gè)真正扭曲的星系。這被稱為“形狀噪聲”，是研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的限制性因素之一。

為了補(bǔ)償“形狀噪聲”，一個(gè)日本天文學(xué)家小組首先使用世界上最強(qiáng)大的天文學(xué)專用超級計(jì)算機(jī)ATRUI II，根據(jù)斯巴魯望遠(yuǎn)鏡的真實(shí)數(shù)據(jù)生成25000個(gè)模擬星系目錄。然后，他們向這些完全已知的人工數(shù)據(jù)集添加了現(xiàn)實(shí)主義噪音，并訓(xùn)練了一個(gè)人工智能，以便從模擬數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)出透鏡暗物質(zhì)。

經(jīng)過訓(xùn)練，人工智能能夠恢復(fù)以前無法觀察到的精細(xì)細(xì)節(jié)，幫助提高我們對宇宙暗物質(zhì)的理解。然后在覆蓋21平方度天空的真實(shí)數(shù)據(jù)上使用這個(gè)人工智能，研究小組發(fā)現(xiàn)前景質(zhì)量的分布與標(biāo)準(zhǔn)宇宙學(xué)模型一致。

“這項(xiàng)研究顯示了結(jié)合不同類型的研究的好處：觀測、模擬和人工智能數(shù)據(jù)分析�！� 該團(tuán)隊(duì)的負(fù)責(zé)人Masato Shirasaki評論道，“在這個(gè)大數(shù)據(jù)時(shí)代，我們需要跨越專業(yè)之間的傳統(tǒng)界限，使用所有可用的工具來理解數(shù)據(jù)。如果我們能做到這一點(diǎn)，它將在天文學(xué)和其他科學(xué)領(lǐng)域打開新的領(lǐng)域�！�