Исследователи из Tsinghua University представили новую модель искусственного интеллекта для астрономической визуализации, способную значительно повысить чувствительность космических наблюдений. Разработка под названием ASTERIS (Astronomical Spatiotemporal Enhancement and Reconstruction for Image Synthesis) сочетает методы вычислительной оптики и современные алгоритмы ИИ.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science.
Что умеет модель ASTERIS
По данным авторов работы, модель позволяет:
- извлекать крайне слабые астрономические сигналы;
- обнаруживать галактики на расстоянии более 13 млрд световых лет;
- формировать одни из самых глубоких изображений далёкого космоса на сегодняшний день.
Главная проблема астрономических наблюдений — крайне слабые сигналы удалённых объектов. Они часто «теряются» в фоновом шуме неба и тепловом излучении самого телескопа. ASTERIS применяет метод самообучающегося пространственно-временного шумоподавления, позволяя отделять реальные сигналы от сложной динамической структуры шума.
Применение к данным телескопа James Webb
При обработке данных с космического телескопа James Webb Space Telescope модель расширила диапазон наблюдений — от видимого света (~500 нм) до среднего инфракрасного диапазона (~5 мкм).
Кроме того, глубина обнаружения увеличилась на 1 звёздную величину, что эквивалентно возможности фиксировать объекты примерно в 2,5 раза более тусклые, чем ранее.
С использованием ASTERIS команда выявила более 160 кандидатов в галактики с высоким красным смещением эпохи «Cosmic Dawn» — периода 200–500 млн лет после Большого взрыва. Это втрое больше по сравнению с предыдущими методами анализа.
Технологическая особенность
В отличие от традиционных методов шумоподавления, основанных на «сложении» экспозиций и предположении об однородности шума, ASTERIS реконструирует данные как трёхмерный пространственно-временной объём.
Механизм «фотометрической адаптивной фильтрации» позволяет модели различать мельчайшие флуктуации шума и сверхслабые сигналы далёких звёзд и галактик.
По словам профессора Дай Цюнхая из Tsinghua University, технология способна восстанавливать слабые космические объекты с высокой точностью и может применяться к данным разных телескопов.
Значение для будущих миссий
Разработчики считают, что ASTERIS может стать универсальной платформой улучшения данных для телескопов нового поколения. В перспективе технология поможет в исследованиях:
- тёмной энергии;
- тёмной материи;
- ранних этапов эволюции Вселенной;
- экзопланет.
Эксперты отмечают, что подобные инструменты ИИ могут существенно расширить научный потенциал уже существующих обсерваторий без необходимости модернизации оборудования.
