Дослідники з Tsinghua University представили нову модель штучного інтелекту для астрономічної візуалізації, здатну значно підвищити чутливість космічних спостережень. Розробка під назвою ASTERIS (Astronomical Spatiotemporal Enhancement and Reconstruction for Image Synthesis) поєднує методи обчислювальної оптики та сучасні алгоритми ШІ.
Результати дослідження опубліковано в журналі Science.
Що вміє модель ASTERIS
За даними авторів роботи, модель дозволяє:
- видобувати вкрай слабкі астрономічні сигнали;
- виявляти галактики на відстані понад 13 млрд світлових років;
- формувати одні з найглибших зображень далекого космосу на сьогодні.
Головна проблема астрономічних спостережень — вкрай слабкі сигнали віддалених об'єктів. Вони часто «губляться» у фоновому шумі неба та тепловому випромінюванні самого телескопа. ASTERIS застосовує метод самонавчального просторово-часового шумозаглушення, дозволяючи відокремлювати реальні сигнали від складної динамічної структури шуму.
Застосування до даних телескопа James Webb
При обробці даних із космічного телескопа James Webb Space Telescope модель розширила діапазон спостережень — від видимого світла (~500 нм) до середнього інфрачервоного діапазону (~5 мкм).
Крім того, глибина виявлення збільшилася на 1 зоряну величину, що еквівалентно можливості фіксувати об'єкти приблизно в 2,5 раза тьмяніші, ніж раніше.
З використанням ASTERIS команда виявила понад 160 кандидатів у галактики з високим червоним зміщенням епохи «Cosmic Dawn» — періоду 200–500 млн років після Великого вибуху. Це втричі більше порівняно з попередніми методами аналізу.
Технологічна особливість
На відміну від традиційних методів шумозаглушення, заснованих на «додаванні» експозицій і припущенні про однорідність шуму, ASTERIS реконструює дані як тривимірний просторово-часовий об'єм.
Механізм «фотометричної адаптивної фільтрації» дозволяє моделі розрізняти найменші флуктуації шуму та надслабкі сигнали далеких зір і галактик.
За словами професора Дай Цюнхая з Tsinghua University, технологія здатна відновлювати слабкі космічні об'єкти з високою точністю і може застосовуватися до даних різних телескопів.
Значення для майбутніх місій
Розробники вважають, що ASTERIS може стати універсальною платформою покращення даних для телескопів нового покоління. У перспективі технологія допоможе в дослідженнях:
- темної енергії;
- темної матерії;
- ранніх етапів еволюції Всесвіту;
- екзопланет.
Експерти зазначають, що подібні інструменти ШІ можуть суттєво розширити науковий потенціал уже існуючих обсерваторій без необхідності модернізації обладнання.
