Ошибка!

Показать Ошибка!

Забыли пароль?

Ошибка!

Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Скрыть Ошибка!

Забыли пароль? Напишите ваш email и мы отправим письмо с инструкциями.

Ошибка!

Обратно

Закрыть

Окей, Google: сколько весит это скопление галактик?

Окей, Google: сколько весит это скопление галактик?
Прошло почти столетие с тех пор, как астроном Фриц Цвикки впервые рассчитал массу скопления Волосы Вероники - плотного скопления почти 1000 галактик. Но оценка массы чего-то такого огромного и плотного, не говоря уже о расстоянии 320 миллионов световых лет, сопряжена с определенными проблемами — тогда и сейчас.


Первоначальные измерения Цвикки и многие другие, сделанные после, страдают от ошибок, которые смещают массу в большую или меньшую сторону. Теперь, используя инструменты машинного обучения, команда под руководством физиков из Университета Карнеги-Меллона разработала метод глубокого обучения, который точно оценивает массу скопления Волосы Вероники (Abell 1656) и эффективно устраняет источники ошибок.

«Люди делали массовые оценки скопления Волосы Вероники в течение многих-многих лет. Но, показав, что наши методы машинного обучения согласуются с этими предыдущими массовыми оценками, мы укрепляем доверие к новым, очень мощным методам, которые пользуются популярностью в этой области космологии прямо сейчас», — сказал Мэтью Хо, аспирант пятого курса Центра космологии Мак-Вильямса физического факультета и член Института планирования искусственного интеллекта NSF Карнеги-Меллона для физики будущего.

Методы машинного обучения успешно используются в самых разных областях для поиска закономерностей в сложных данных, но в космологических исследованиях они закрепились лишь в последнее десятилетие. Для некоторых исследователей в этой области такие методы вызывают серьезную озабоченность: поскольку сложно понять внутреннюю работу сложной модели машинного обучения, можно ли им доверять в том, для чего они предназначены? Хо и его коллеги решили устранить эти сомнения в последнем исследовании, опубликованном в журнале Nature Astronomy.

Чтобы рассчитать массу скопления Волосы Вероники, Цвикки и другие использовали измерение динамической массы, в ходе которого они изучали движение или скорость объектов, вращающихся вокруг скопления, а затем использовали понимание гравитации для определения массы скопления. Но это измерение подвержено множеству ошибок. Скопления галактик существуют как узлы в огромной паутине материи, распределенной по всей Вселенной, и они постоянно сталкиваются и сливаются друг с другом, что искажает профиль скорости составляющих галактик. И поскольку астрономы наблюдают за скоплением с большого расстояния, между ними есть много других вещей, которые могут выглядеть и вести себя так, как будто являются частью скопления галактик, что может привести к искажению измерения массы. По словам Хо, недавние исследования достигли прогресса в количественной оценке и учете последствий этих ошибок, но методы, основанные на машинном обучении, предлагают инновационный подход, основанный на данных.


«Наш метод глубокого обучения изучает на основе реальных данных, какие измерения являются полезными, а какие нет», — сказал Хо, добавив, что их метод устраняет ошибки из-за взаимодействующих галактик (эффекты отбора) и учитывает различные формы галактик (физические эффекты). «Использование этих методов, основанных на данных, делает наши прогнозы более точными и автоматизированными».

«Один из основных недостатков стандартных подходов к машинному обучению заключается в том, что они обычно дают результаты без каких-либо неопределенностей», — добавил доцент физики Хай Трек, советник Хо. «Наш метод включает надежную байесовскую статистику, которая позволяет количественно оценить неопределенность наших результатов».

Хо и его коллеги разработали свой метод, настроив известный инструмент машинного обучения, называемый сверточной нейронной сетью, который представляет собой тип алгоритма глубокого обучения, используемого для распознавания изображений. Исследователи обучили модель, передав ей данные космологического моделирования Вселенной. Модель училась, глядя на наблюдаемые характеристики тысяч скоплений галактик, масса которых уже известна. После глубокого анализа того, как модель обрабатывает данные моделирования, Хо применил ее к реальной системе — скоплению Волосы Вероники, чья истинная масса неизвестна. Метод Хо рассчитал оценку массы, которая согласуется с большинством оценок массы, сделанных с 1980-х годов. Это первый раз, когда эта конкретная методология машинного обучения была применена к системе наблюдения.

«Чтобы повысить надежность моделей машинного обучения, важно проверить прогнозы модели на хорошо изученных системах», — сказал Хо. «В настоящее время мы проводим более тщательную и всестороннюю проверку нашего метода. Многообещающие результаты — это важный шаг к применению нашего метода на новых, неизученных данных».

Подобные модели будут иметь решающее значение в будущем, особенно когда крупномасштабные спектроскопические исследования, такие как Спектроскопический инструмент темной энергии, Обсерватория Веры С. Рубин и Евклид, начнут публиковать огромные объемы данных, которые они собирают о небе.

«Скоро у нас будет поток данных размером в петабайты, — пояснил Хо. «Это огромно. Люди не могут проанализировать это вручную. Поскольку мы работаем над созданием моделей, которые могут быть надежными оценщиками таких вещей, как масса, при этом уменьшая источники ошибок, еще одним важным аспектом стало то, что они должны быть вычислительно эффективными, если мы собираемся обрабатывать этот огромный поток данных из этих новых опросов. И это именно то, что мы пытаемся решить — использовать машинное обучение, чтобы улучшить наш анализ и сделать его быстрее».

Комментарии:

Еще нет комментариев, станьте первым коментатором!
Войдите на зайт или зарегистрируйтесь, чтобы оставлять комментарии!
1
Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Первичные черные дыры — удивительные космические тела, которые активно исследуются астрофизиками всего мира. Исходя из названия, это черные дыры, которые появились на заре существования Вселенной, менее чем через секунду после Большого взрыва.

Теоретическая физика предполагает, что за долю секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они образовались в течение этой доли секунды, эти первичные черные дыры могли быть очень разной массы и связанными с ней характеристиками.Некоторые физики-теоретики ...
02.12.22 09:01
0
0
Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Исследование Йельского университета раскрывает потенциальную причину болезни Альцгеймера

Ученые из Йельского университета обнаружили упускаемый из виду механизм, который может стоять за симптомами болезни Альцгеймера. Команда указала на небольшие опухоли на аксонах возле бляшек, которые накапливаются в мозгу, и определила белок, который может быть биомаркером для раннего выявления заболевания, а также мишенью для будущих методов лечения.

В течение десятилетий преобладающая гипотеза о причине появления болезни Альцгеймера, вращалась вокруг амилоидных бляшек — запутанных скоплений белка бета-амилоида. Их накопление в мозгу пациентов с деменцией постоянно наблюдается с тех пор, как Алоис Альцгеймер впервые изучил ее более века назад. И ученые сосредоточили бы большую часть исследований на уменьшении и удалении этих бляшек, но, к сож...
01.12.22 10:16
0
-1
Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Согласно наиболее распространенной теории, планетные системы формируются из больших облаков пыли и газа, образующих диски вокруг молодых звезд. Со временем диски срастаются, образуя планеты разного размера, состава и расстояния от своей звезды.

За последние несколько десятилетий наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне привели к открытию дисков обломков вокруг молодых звезд (возрастом менее 100 миллионов лет). Это позволило астрономам изучить планетарные системы в их ранней истории, что дало новое представление о том, как системы формируются и развиваются. Это включает в себя инфракрасный сферический обзор для консорциума э...
30.11.22 20:17
0
0
Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания меняет направление нефтяной вышки для хранения углерода

Дания продвигается вперед с проектом Greensands - инициативой, которая позволит перекачивать огромное количество уловленного углерода на нефтяную вышку в Северном море и закачивать его, чтобы изолировать в формациях песчаника, которые когда-то содержали нефть и газ.

После получения в декабре прошлого года крупнейшего разового гранта в истории Дании (около 26 миллионов евро (27 миллионов долларов США) руководитель проекта Ineos Energy привлек британскую инженерно-консалтинговую компанию Kent для «проведения скрининговых исследований, охватывающих цепочку создания стоимости CCS от береговых участков улавливания, сжижения, берегового хранения, транспортировки и ...
29.11.22 20:01
0
1
Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Исследование исключает первичные черные дыры как кандидатов в темную материю

Первичные черные дыры — удивительные космические тела, которые активно исследуются астрофизиками всего мира. Исходя из названия, это черные дыры, которые появились на заре существования Вселенной, менее чем через секунду после Большого взрыва.

Теоретическая физика предполагает, что за долю секунды до образования Вселенной пространство не было полностью однородным, поэтому более плотные и горячие области могли коллапсировать в черные дыры. В зависимости от того, когда именно они образовались в течение этой доли секунды, эти первичные черные дыры могли быть очень разной массы и связанными с ней характеристиками.Некоторые физики-теоретики ...
02.12.22 09:01
0
-1
Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Астрономы запечатлели планету размером с Юпитер, вращающуюся вокруг солнцеподобной звезды

Согласно наиболее распространенной теории, планетные системы формируются из больших облаков пыли и газа, образующих диски вокруг молодых звезд. Со временем диски срастаются, образуя планеты разного размера, состава и расстояния от своей звезды.

За последние несколько десятилетий наблюдения в среднем и дальнем инфракрасном диапазоне привели к открытию дисков обломков вокруг молодых звезд (возрастом менее 100 миллионов лет). Это позволило астрономам изучить планетарные системы в их ранней истории, что дало новое представление о том, как системы формируются и развиваются. Это включает в себя инфракрасный сферический обзор для консорциума э...
30.11.22 20:17
0
1
Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

Космический телескоп Джеймса Уэбба раскрывает химические секреты далекого мира, открывая путь для изучения планет

С тех пор как в 1995 году была открыта первая планета, вращающаяся вокруг звезды, отличной от Солнца, стало ясно, что планеты и планетные системы более разнообразны, чем мы могли себе представить. Такие экзопланеты дают нам возможность изучить, как планеты ведут себя в разных ситуациях. И изучение их атмосферы является важной частью головоломки.

Космический телескоп Джеймса Уэбба НАСА (JWST) — самый большой телескоп в космосе. Запущенный на Рождество 2021 года, он стал идеальным инструментом для исследования миров. Теперь ученые впервые использовали телескоп, чтобы раскрыть химический состав экзопланеты. И данные, выпущенные в виде препринта (еще не опубликованы в рецензируемом журнале), предлагают некоторые неожиданные результаты. Многи...
27.11.22 18:25
0
1
Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Исследование зоны появления сигнала Wow! ничего не выявило

Международная группа астрономов провела двойное телескопическое исследование зоны, где возник сигнал Wow! и не смогла обнаружить какой-либо сигнал.

15 августа 1977 года радиотелескоп «Большое ухо» в кампусе Университета штата Огайо записал на бумажную ленту 72-секундный узкополосный сигнал. Несколько дней спустя Джерри Эхман, астроном из университета, изучил запись и нашел сигнал настолько необычным, что нацарапал слово «Wow!» рядом с точками данных. С тех пор этот сигнал долго обсуждался в астрономическом сообществе, но никто так и не смог ...
26.11.22 10:14
0