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!
15
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
0
e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning в цифрах: 6 общих фактов, много данных и прогнозы на ближайшее будущее

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого.

e-Learning – это обучение с помощью цифровых технологий (Интернета, электронных устройств и специальных программ). Процесс можно организовать в аудиториях или удалённо, одновременно для целой группы или по гибкому графику для каждого. Ранее эта система была не популярна. Затем вспыхнул COVID-19, и все перешли на «удалёнку»: школы, ВУЗы, компании. Электронное обучение стало нужным в глобальном мас...
28.12.23 18:10
0
9
Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Энергорезонатор Neutrino Power Cube - электроэнергия под воздействием невидимого спектра излучений

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток.

Следующим этапом на пути к отказу от ископаемого топлива станут, вероятнее всего, энергетические технологии, связанные с возможностью преобразования энергии полей материи Луи де Бройля, обладающих корпускулярно-волновыми свойствами, в электрический ток. Это одно из перспективных направлений в науке, дающее серьёзный шанс диверсифицировать способы получения электроэнергии, а более конкретно, одно и...
30.09.23 06:25
0
13
Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Возобновляются работы по возведению грандиозного километрового небоскреба

Для архитектуры Саудовской Аравии 2023 год оказался просто невероятным. Сначала страна подтвердила, что строительство 170-километрового (105 миль) здания The Line будет продолжено, затем раскрыла планы строительства кубовидной башни, способной вместить 20 зданий Empire State Buildings.

Теперь страна возобновила реализацию своего амбициозного плана по строительству нового самого высокого здания в мире - башни Джидда. С момента завершения строительства в 2010 году дубайская башня Бурдж-Халифа (Burj Khalifa), высота которой составляет 828 м (2 717 футов), остается самым высоким рукотворным сооружением в мире. Хотя окончательная высота башни Джидда пока неизвестна, но она значитель...
22.09.23 09:06
0
15
Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Причины роста популярности Астрономии и Космоса среди молодого поколения

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения.

Астрономия и космос всегда привлекали внимание людей всех возрастов, но особенно ярко эта наука проявляется среди молодого поколения. Многие факторы объясняют популярность астрономии среди молодых людей: от увлекательных открытий в области космоса до влияния культурных произведений. Сериалы, фильмы и другие произведения искусства о космических приключениях играют значительную роль в формировании ...
25.02.24 17:55
0
18
На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

На далекой планете обнаружены намеки на жизнь

Данные космического телескопа Джеймса Уэбба (JWST) показали, что у экзопланеты вокруг звезды в созвездии Льва есть химические маркеры, которые на Земле связаны с живыми организмами. Но это смутные указания. Так насколько же вероятно, что на этой экзопланете обитает инопланетная жизнь?

Экзопланеты — это миры, вращающиеся вокруг других звезд. Планета, о которой идет речь, называется K2-18b. Она названа так потому, что это была первой открытой планетой, вращающейся вокруг красного карлика К2-18. Существует также K2-18c — вторая открытая планета. Сама звезда тусклее и холоднее Солнца, то есть для того, чтобы получить тот же уровень света, что и мы на Земле, планета должна быть намн...
17.09.23 11:48
0
5
Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Хищна черная дыра поедает звезду огромными кусками

Расположенная в соседней галактике солнцеподобная звезда постепенно съедается небольшой, но прожорливой черной дырой, теряя при каждом сближении с ней массу, эквивалентную трем Землям.

Открытие, сделанное астрономами Лестерского университета, опубликовано в журнале Nature Astronomy и представляет собой "недостающее звено" в наших знаниях о черных дырах, разрушающих орбитальные звезды. Оно позволяет предположить, что существует целый зверинец звезд, находящихся в процессе поглощения и до сих пор не обнаруженных. Астрономы обратили внимание на звезду благодаря яркой рентгеновской...
08.09.23 07:09
0
1
Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Индийские астрономы открыли новую кольцевую галактику

Совершенно случайно во время анализа данных обзора Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) астрономы из Университета Христа в Бангалоре (Индия) обнаружили новую кольцевую галактику, получившую обозначение DES J024008.08-551047.5. Она может принадлежать к редкому классу галактик с полярным кольцом.

Галактики с полярным кольцом (PRG) представляют собой системы, состоящие из S0-подобной галактики и полярного кольца, которые остаются раздельными в течение миллиардов лет. Обычно внешние полярные кольца, состоящие из газа и звезд, выстроены примерно перпендикулярно главной оси центральной галактики. На сегодняшний день открыто более 400 кандидатов в PRG, и только десятки из них были подтверждены...
05.09.23 16:01
0