AI astronomiyi nasıl değiştirecek?

Yazar: Yi Zhenping

**Kaynak:**Çin Bilimler Akademisi Ulusal Astronomik Gözlemevi

İşler karışık, doğuştan. Yalnız! Bağımsızlık değişmez, Zhou Xun yok olmaz. -- "Tao Te Çing"

1. Resim. Evrene bakmak (Unbounded AI aracı tarafından oluşturulmuştur)

Antik çağlardan beri, insanoğlunun engin yıldızlı gökyüzü hakkında sonsuz fantezileri olmuştur ve sürekli olarak keşif yolculuğundadırlar. Son yıllarda bilim ve teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte insanoğlunun evreni keşfetme hızı da hızlanmıştır. Gökbilimciler, gelişmiş ekipman ve teknolojiyi kullanarak, evren anlayışımızı büyük ölçüde geliştiren yerçekimi dalgaları, kara delikler, karanlık madde ve karanlık enerji gibi inanılmaz olayları ortaya çıkardılar.

2011 yılından bu yana yapay zeka (AI) teknolojisinde hızlı bir gelişim yaşanmış, bilim ve uygulama arasındaki teknolojik uçurumu başarıyla kapatmış ve görüntü sınıflandırma, konuşma tanıma, bilgi sorularını yanıtlama, sürücüsüz sürüş vb. alanlarda büyük atılımlar gerçekleştirmiştir. Atılım bir döneme girmiştir. güçlü gelişme. Astronomi alanında yapay zeka uygulaması da yıldan yıla hızlanıyor. ArXiv'deki astronomi araştırmalarında AI içeren makalelerin istatistikleri aracılığıyla, makale sayısının 2013'te 46'dan 2022'de 2.328'e, on yılda 50 kat artış gösterdiği tespit edildi.

Şekil 2. Son on yılda arxiv fiziği üzerine yayınlanan AI makalelerinin sayısı (başlıkta makine öğrenimi, derin öğrenme veya sinir ağı anahtar kelimeleri aramanın istatistiksel sonuçları)

Astronomi, çok bantlı, büyük örnekler ve yüksek bilgi içeriği çağına girdi ve teleskoplar ve diğer gözlem araçları tarafından üretilen veri miktarı gerçekten "astronomik bir rakam" haline geldi. AI teknolojisi astronomide giderek daha yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.Algoritmaları geleneksel makine öğreniminden derin öğrenmeye doğru evrilmiştir ve analiz görevleri basitten karmaşığa doğru değişmektedir. Sinir ağı yapısının sürekli iyileştirilmesiyle, AI modelinin özellik çıkarma ve temsil etme yeteneği önemli ölçüde geliştirildi. Artık, düşük yüz parlaklığına sahip gökadalar (Şekil 3'te gösterilmektedir) ve L cüceler (Şekil 4'te gösterilmektedir) gibi çok sönük nesneleri fotometrik görüntülerden doğrudan tanımlayabildik. Bu nesneler, görünür ışık görüntülerinde ayırt edilebilen en sönük gökadalardan ve yıldızlardan bazılarıdır.

Şekil 3. Yandan düşük parlaklığa sahip gökadaları aramak için yapay zekayı kullanın (Kaynak: Xing Yongguang, Yi Zhenping, Shandong Üniversitesi)

Şekil 4. L cüceleri aramak için yapay zekanın kullanılması (Kaynak: Cao Zhi, Yi Zhenping, Shandong Üniversitesi)

ChatGPT'nin doğuşu, AI'da büyük bir atılımı işaret ediyor ve yeni bir AI devrimini tetiklemede bir kilometre taşı olarak kabul ediliyor. ChatGPT, büyük model ve büyük verinin birleşiminin sonucudur. Astronomi alanında büyük miktarda gözlem verisi birikmiştir Algoritmaların ve bilgi işlem gücünün desteğiyle astronomi de yıkıcı değişiklikler getirmesi muhtemel AI devrimi çağına girecektir.

Oluşturulan büyük veri analiz modeli, astronomik büyük verilerden daha zengin ve daha doğru bilgiler çıkarabilir. Örneğin, çeşitli gök cisimlerini doğrudan görüntülerden otomatik olarak algılayabilir ve sınıflandırabilir, birden çok banttan gelen verileri otomatik olarak birleştirebilir, güvenilir gök cismi öznitelik parametreleri sağlayabilir ve otomatik olarak istatistiksel çizelgeler oluşturabilir.

Şekil 5, bir evrişimli sinir ağı (CNN) ve tekrarlayan bir sinir ağından (RNN) oluşan, görüntü altyazılama görevleri için bir çerçeve göstermektedir. Model, görüntülerdeki nesneleri tanımlayabilir ve görüntülerin içeriğini kelimelerle açıklayabilir, yani AI modeli aracılığıyla bilgisayarın "resimleri görme ve konuşma" yeteneği vardır. Bu tür bir görev, görüntü ve açıklama metninden oluşan iki farklı bilgi modunu içerir.Yapay zeka modelinin çok modlu bilgilerden tam olarak nasıl yararlanacağı ve etkileşimde bulunacağı da gelecekteki araştırmaların bir eğilimidir.

Şekil 5. Bir görüntü açıklama görev çerçevesi

Görüntü tanımlama ve diğer teknolojilerin yardımıyla, astronomik görüntüler otomatik olarak analiz edilebilir ve geri bildirim sonuçları metin, görüntü ve ses gibi doğrudan ve kolay yollarla sağlanabilir. Şekil 6, Dark Energy Camera Heritage Sky Survey'den bir görüntüyü otomatik olarak analiz etmenin ve metin geri bildirimi oluşturmanın şematik bir diyagramını göstermektedir.

Şekil 6. Astronomik görüntülerde gök cisimlerini otomatik olarak tanımlamak ve metin açıklamaları ve yıldız katalogları oluşturmak için AI büyük modelini kullanın. (Kaynak: Bi Mingxuan, Shandong Üniversitesi)

AI ayrıca yeni fenomenlerin ve yeni yasaların keşfedilmesini hızlandırmaya yardımcı olacaktır. AI algoritmalarını kullanarak, astronomik büyük verilerde gizlenen eğilimleri ve korelasyonları verimli bir şekilde tanımlaması bekleniyor. Örneğin, yapay zeka algoritmalarının kullanılması, dünya uygarlıklarına benzer akıllı uygarlıkları bulmak için ötegezegenlerle ilgili zayıf sinyalleri hızlı bir şekilde belirleyebilir.Bu, Drake denklemine göre hesaplanan Samanyolu'ndaki potansiyel varlıktır. Bu tür keşifler, evrenimizin gizemlerini çözmek için bize önemli ipuçları sağlayacaktır.

Şekil 7. Samanyolu'ndaki Dünya benzeri uzaylı uygarlığını tahmin etmek için kullanılan Drake denklemi

Buna ek olarak yapay zeka, teleskopta ilgilenilen gök cisimlerini gerçek zamanlı olarak tanımlayabilen ve daha sonraki gözlemler için önceliklerin belirlenmesine yardımcı olan teleskopların otomatik gözleminde de yaygın olarak kullanılacaktır. Bu otomasyon, gökbilimcilerin gökyüzünü verimli bir şekilde izlemesine ve geçici olaylara hızlı bir şekilde yanıt vermesine olanak tanır.

Yakın gelecekte ChatGPT'den daha akıllı bir astronomik yapay zeka modeli oluşturmayı, böylece astronomları sıkıcı veri işleme görevlerinden kurtarmayı ve bilimsel araştırmaya daha fazla odaklanmalarını sağlamayı dört gözle bekliyoruz. O zamanlar astronomların her gün işe gittikten sonra yapacakları ilk iş, AI asistan rapor çalışmasını dinlerken kahve içmek ve AI asistanının her yönden analiz sonuçlarını ses, görüntü veya videolar.

Gelin bu harika dönemi birlikte dört gözle bekleyelim!

Şekil 8. Geleceğin yapay zeka asistanının şematik diyagramı (Kaynak: İnternet)

yazar hakkında

Yi Zhenping, Shandong Üniversitesi'nde doçent, usta süpervizör, Shandong Üniversitesi astronomik büyük veri ekibinin başkanı. Astronomi ve bilgisayar biliminin disiplinler arası araştırmasına kendini adamış, astronomik verilerin otomatik ve akıllı analiz yeteneklerini geliştirmek için yapay zeka algoritmaları uyguluyor.