الصورة الأولى الشهيرة للثقب الأسود فقط حصلت على مبراة مرتين. استخدم فريق بحثي الذكاء الاصطناعي لتحسينه بشكل كبير صورتها الأولى اعتبارًا من عام 2019 ، والذي يُظهر الآن الثقب الأسود في مركز مجرة M87 على أنه أغمق وأكبر من الصورة الأولى التي تم تصويرها.
أنا عالم الفلك من يدرس وكتب عنه علم الكونياتو الثقوب السوداء و الكواكب الخارجية. يستخدم علماء الفلك الذكاء الاصطناعي منذ عقود. في الواقع ، في عام 1990 ، كان علماء الفلك من جامعة أريزونا ، حيث أعمل أستاذًا ، من بين أول من استخدم نوعًا من الذكاء الاصطناعي يسمى الشبكة العصبية لدراسة أشكال المجرات.
منذ ذلك الحين ، انتشر الذكاء الاصطناعي في كل مجال من مجالات علم الفلك. نظرًا لأن التكنولوجيا أصبحت أكثر قوة ، بدأت خوارزميات الذكاء الاصطناعي في مساعدة علماء الفلك على ترويض مجموعات البيانات الضخمة واكتشاف معرفة جديدة عن الكون.
تلسكوبات أفضل ، بيانات أكثر
طالما كان علم الفلك علمًا ، فقد شارك في محاولة فهم العديد من الأشياء في سماء الليل. كان ذلك بسيطًا نسبيًا عندما كانت الأدوات الوحيدة هي العين المجردة أو تلسكوب بسيط ، وكل ما يمكن رؤيته كان بضعة آلاف من النجوم وحفنة من الكواكب.
منذ مائة عام ، استخدم إدوين هابل تلسكوبات مبنية حديثًا لإظهار أن الكون مليء ليس فقط بالنجوم وسحب الغاز ، لكن عدد لا يحصى من المجرات. مع استمرار التلسكوبات في التحسن ، فإن العدد الهائل من الأجرام السماوية التي يمكن للبشر رؤيتها و كمية البيانات يحتاج علماء الفلك إلى الفرز بشكل كبير أيضًا.
على سبيل المثال ، قريباً على أن تكتمل مرصد فيرا روبين في تشيلي ، ستجعل الصور كبيرة لدرجة أن الأمر سيستغرق 1500 شاشة تلفزيون عالية الدقة لعرض كل واحدة في مجملها. على مدار 10 سنوات ، من المتوقع أن ينتج 0.5 إكسابايت من البيانات – حوالي 50000 ضعف كمية المعلومات الموجودة في جميع الكتب الموجودة في مكتبة الكونغرس.
يوجد 20 تلسكوبًا بمرايا يزيد قطرها عن 20 قدمًا (6 أمتار). خوارزميات الذكاء الاصطناعي هي الطريقة الوحيدة التي يمكن لعلماء الفلك أن يأملوا من خلالها في العمل من خلال جميع البيانات المتاحة لهم اليوم. هناك عدد من الطرق التي يثبت بها الذكاء الاصطناعي فائدتها في معالجة هذه البيانات.
كان أحد أقدم استخدامات الذكاء الاصطناعي في علم الفلك هو انتقاء العديد من المجرات الباهتة المخبأة في خلفية الصور.
ESA / Webb، NASA & CSA، J. Rigbyو CC BY
انتقاء الأنماط
غالبًا ما يتضمن علم الفلك البحث عن الإبر في كومة قش. تحتوي حوالي 99٪ من وحدات البكسل في أي صورة فلكية على إشعاع خلفي أو ضوء من مصادر أخرى أو سواد الفضاء – 1٪ فقط لديها أشكال خفية من المجرات الباهتة.
تعد خوارزميات الذكاء الاصطناعي – على وجه الخصوص ، الشبكات العصبية التي تستخدم العديد من العقد المترابطة والقادرة على تعلم التعرف على الأنماط – مناسبة تمامًا لانتقاء أنماط المجرات. بدأ علماء الفلك باستخدام الشبكات العصبية لتصنيف المجرات في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين. الآن الخوارزميات فعالة جدا يمكنهم تصنيف المجرات بدقة تصل إلى 98٪.
تكررت هذه القصة في مجالات أخرى من علم الفلك. يستخدم علماء الفلك الذين يعملون على SETI ، البحث عن ذكاء خارج الأرض ، التلسكوبات الراديوية للبحث عن إشارات من حضارات بعيدة. في وقت مبكر ، قام علماء الفلك الراديوي بمسح الرسوم البيانية بالعين المجردة ابحث عن الحالات الشاذة لا يمكن تفسير ذلك. في الآونة الأخيرة ، استخدم الباحثون 150 ألف جهاز كمبيوتر شخصي و 1.8 مليون عالم مواطن للبحث عن أجهزة اصطناعية إشارات الراديو. الآن ، يستخدم الباحثون الذكاء الاصطناعي لغربلة ركام البيانات بشكل أسرع وأكثر شمولاً مما يستطيع الناس القيام به. وقد سمح ذلك لجهود SETI بتغطية المزيد من الأسباب مع تقليل نطاق عدد الإشارات الإيجابية الخاطئة.
مثال آخر هو البحث عن الكواكب الخارجية. اكتشف علماء الفلك معظم 5300 كوكب خارجي معروف بقياس انخفاض كمية الضوء القادم من النجم عندما يمر كوكب أمامه. يمكن لأدوات الذكاء الاصطناعي الآن التقاط علامات كوكب خارج المجموعة الشمسية باستخدام دقة 96٪.
يمكن لأدوات الذكاء الاصطناعي أن تساعد علماء الفلك في اكتشاف الكواكب الخارجية الجديدة مثل TRAPPIST-1 b.
ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، وكالة الفضاء الكندية ، جوزيف أولمستيد (STScI)و CC BY
القيام باكتشافات جديدة
أثبت الذكاء الاصطناعي أنه ممتاز في تحديد الأشياء المعروفة – مثل المجرات أو الكواكب الخارجية – التي يطلبها علماء الفلك للبحث عنها. ولكنه أيضًا قوي جدًا في العثور على الأشياء أو الظواهر التي تم وضعها في النظرية ولكن لم يتم اكتشافها بعد في العالم الحقيقي.
استخدمت الفرق هذا النهج للكشف الكواكب الخارجية الجديدةتعرف على نجوم الأجداد التي أدت إلى تكوين ونمو مجرة درب التبانة ، والتنبؤ بتواقيع أنواع جديدة من موجات الجاذبية.
للقيام بذلك ، يستخدم علماء الفلك أولاً الذكاء الاصطناعي لتحويل النماذج النظرية إلى توقيعات رصدية – بما في ذلك المستويات الواقعية للضوضاء. ثم يستخدمون التعلم الآلي لشحذ قدرة الذكاء الاصطناعي على اكتشاف الظواهر المتوقعة.
أخيرًا ، استخدم علماء الفلك الراديوي أيضًا خوارزميات الذكاء الاصطناعي لفحص الإشارات التي لا تتوافق مع الظواهر المعروفة. وجد فريق من جنوب إفريقيا مؤخرًا a كائن فريد قد تكون من بقايا الاندماج المتفجر لثقبين أسودين فائقين. إذا ثبت أن هذا صحيح ، فستسمح البيانات باختبار جديد للنسبية العامة – اختبار ألبرت أينشتاين وصف الزمكان.
استخدم الفريق الذي صور ثقبًا أسودًا لأول مرة ، على اليسار ، الذكاء الاصطناعي لإنشاء نسخة أكثر وضوحًا من الصورة ، على اليمين ، تظهر أن الثقب الأسود أكبر مما كان يُعتقد في الأصل.
Medeiros et al. 2023و CC BY-ND
عمل تنبؤات وسد الفجوات
كما هو الحال في العديد من مجالات الحياة مؤخرًا ، فإن الذكاء الاصطناعي التوليدي ونماذج اللغة الكبيرة مثل ChatGPT تحدث أيضًا موجات في عالم علم الفلك.
استخدم الفريق الذي أنشأ أول صورة لثقب أسود في عام 2019 ملف الذكاء الاصطناعي التوليدي لإنتاج صورته الجديدة. للقيام بذلك ، قامت أولاً بتعليم الذكاء الاصطناعي كيفية التعرف على الثقوب السوداء عن طريق محاكاة العديد من أنواع الثقوب السوداء لها. بعد ذلك ، استخدم الفريق نموذج الذكاء الاصطناعي الذي أنشأه لملء الفجوات في الكمية الهائلة من البيانات التي جمعتها التلسكوبات الراديوية على الثقب الأسود M87.
باستخدام هذه البيانات المحاكاة ، تمكن الفريق من إنشاء صورة جديدة أكثر وضوحًا بمرتين من الصورة الأصلية وتتوافق تمامًا مع تنبؤات النسبية العامة.
يتجه علماء الفلك أيضًا إلى الذكاء الاصطناعي للمساعدة في ترويض تعقيد البحث الحديث. أنشأ فريق من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية a نموذج اللغة المسمى استروبيرت لقراءة وتنظيم 15 مليون ورقة علمية في علم الفلك. اقترح فريق آخر ، مقره ناسا ، استخدام الذكاء الاصطناعي إعطاء الأولوية لمشاريع علم الفلكوهي عملية ينخرط فيها علماء الفلك كل 10 سنوات.
مع تقدم الذكاء الاصطناعي ، أصبح أداة أساسية لعلماء الفلك. مع تحسن التلسكوبات ، مع زيادة حجم مجموعات البيانات ومع استمرار تحسن الذكاء الاصطناعي ، من المحتمل أن تلعب هذه التكنولوجيا دورًا رئيسيًا في الاكتشافات المستقبلية حول الكون.
هل تريد معرفة المزيد عن الذكاء الاصطناعي وروبوتات المحادثة ومستقبل التعلم الآلي؟ تحقق من تغطيتنا الكاملة لـ الذكاء الاصطناعيأو تصفح أدلةنا إلى أفضل مولدات فنية مجانية لمنظمة العفو الدولية و كل ما نعرفه عن ChatGPT الخاص بـ OpenAI.
كريس امبيأستاذ جامعي متميز في علم الفلك ، جامعة أريزونا
تم إعادة نشر هذه المقالة من محادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقالة الأصلية.
