Menininko iliustracija, kurioje dvi juodos skylės spiraliauja viena su kita, sukurdamos gravitacines bangas erdvės metu.
(Vaizdas: © NASA)
Nauja studija rodo, kad nauja programinė įranga, naudojanti dirbtinį intelektą, gali padėti greitai aptikti ir išanalizuoti gravitacines bangas - kosminius erdvės laiko audinius - nuo katastrofiškų įvykių, tokių kaip susidūrimai tarp juodųjų skylių.
Pasak naujojo darbo, kuriame aprašomas kūrinys, autorių, naujasis metodas, vadinamas giliojo filtravimo būdu, gali padėti tyrėjams pamatyti kataklizminius įvykius, kurių dabartinė programinė įranga gali neaptikti, pavyzdžiui, titaninius susijungimus galaktikų širdyse.
Gravitacinės bangos - tai erdvės ir laiko audinio bangos. Jie sukuriami, kai juda bet koks objektas, turintis masę, ir juda šviesos greičiu, tempdami ir suspausdami erdvės laiką kelyje.
Gravitacines bangas ypač sunku aptikti, o tas, kurias mokslininkai gali aptikti, yra iš ypač masyvių objektų. Nors gravitacinių bangų egzistavimą pirmą kartą numatė Albertas Einšteinas 1916 m., Prireikė daugiau nei šimtmečio, kad mokslininkai sėkmingai aptiktų pirmuosius tiesioginius gravitacinių bangų įrodymus, naudodami lazerinio interferometro gravitacinių bangų observatoriją (LIGO), kad pastebėtų gravitacijos pasekmes. dvi juodosios skylės, sugniuždytos kartu.
Gravitacinių bangų atradimas pelnė tris mokslininkus - 2017 m. Spalio mėn. Nobelio fizikos premiją. Nuo to laiko tyrėjai taip pat aptiko gravitacines bangas iš susidūrusių negyvų žvaigždžių, vadinamų neutroninėmis žvaigždėmis, poros - išvados, kurios galėjo padėti išspręsti dešimtmečius menančią paslaptį. kaip buvo sukurti kai kurie visatos sunkieji elementai.
Tačiau programinė įranga, kuri šiuo metu analizuoja signalus, kuriuos aptinka gravitacinių bangų observatorijos, gali užtrukti kelias dienas, kad susiaurintų, koks įvykis galėjo sukelti tas gravitacines bangas, interviu Space.com sakė tyrimo bendraautorius Eliu Huerta.
Be to, ši programinė įranga yra skirta aptikti apytiksliai žiedinėse orbitose esančių ir palyginti izoliuotų nuo jų objektų susiliejimus, teigia Huerta, Ilinojaus universiteto astrofizikas iš Urbana-Champaign Nacionalinio superkompiuterio programų centro. Programinė įranga greičiausiai nesugebės aptikti gravitacinių bangų iš objektų tose vietose, kur žvaigždės yra tankiai supakuotos, pavyzdžiui, galaktikų branduoliuose, kur netoliese esančių žvaigždžių gravitaciniai traukos gali iškraipyti orbitas iš apskrito į labiau „ekscentrišką“ ar ovalo formą, Huerta sakė.
Dabar tyrimo autoriai siūlo, kad dirbtinio intelekto programinė įranga galėtų labai padėti paspartinti gravitacinių bangų analizę, taip pat „[įgalinti] aptikti naujas gravitacinių bangų šaltinių klases, kurios gali likti nepastebėtos naudojant esamus aptikimo algoritmus“, Huerta. pasakojo Space.com.
Naujojoje AI programinėje įrangoje naudojami dirbtiniai neuroniniai tinklai, kuriuose dirbtiniai komponentai, pasivadinę „neuronais“, tiekiami duomenimis ir bendradarbiauja sprendžiant problemą, pavyzdžiui, atpažįstant vaizdą. Tada nervų tinklas pakartotinai koreguoja ryšius tarp savo neuronų ir mato, ar šie nauji ryšio modeliai yra geresni problemos sprendimui. Laikui bėgant šis bandymų ir klaidų procesas atskleidžia, kurie modeliai yra geriausi skaičiavimo sprendimai, imituojantys mokymosi procesą žmogaus smegenyse.
Nors įprastiniai metodai gali užtrukti keletą dienų, kad būtų galima susiaurinti gravitacinių įvykių ypatybes iš detektorių duomenų, pažangiausi nerviniai tinklai, vadinami „giliaisiais konvoliuciniais nervų tinklais“, galėtų tai padaryti per sekundę, nustatė mokslininkai. Be to, nors šiems uždaviniams atlikti įprastiems metodams prireiks tūkstančių procesorių (centrinių kompiuterių procesorių), naujoji technika veikė „net su vienu CPU - tai yra, su jūsų išmaniuoju telefonu ar įprastu nešiojamu kompiuteriu“, - teigė Huerta.
Be to, tyrėjai išsiaiškino, kad ši nauja technika taip pat galėtų greitai išanalizuoti susiliejimus, kurie yra sudėtingesni nei gali analizuoti dabartinė programinė įranga, pavyzdžiui, susijungimus, apimančius juodąsias skyles ekscentrinėse orbitose. Naujojoje programinėje įrangoje taip pat buvo mažesnis klaidų lygis ir ji geriau pastebėjo trūkumus duomenyse.
Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign nacionaliniame superkompiuterių programų centre skaičiavimo astrofizikai Huerta ir Danielis George'as išsamiai aprašė savo išvadas internete gruodžio 27 d. Žurnale „Physics Letters B“.
