藝術(shù)家對(duì)黑洞的早期中消追蹤概念。這個(gè)圖像包括一個(gè)被重力場(chǎng)牽引的宇宙過熱物質(zhì)圓盤，以及垂直于圓盤噴出的失計(jì)算機(jī)物質(zhì)射流。這些射流在無線電頻率中發(fā)出明亮的黑洞光，這是早期中消追蹤一種信號(hào)，該研究的宇宙作者能夠通過使用機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)天文圖像進(jìn)行自動(dòng)分析來預(yù)測(cè)。資料來源:uux.cn/eso.org/public/portugal/images/eso2305b/.信貸:s . Dagnello(NRAO/AUI/國家科學(xué)基金會(huì))
（神秘的失計(jì)算機(jī)地球uux.cn）據(jù)天體物理學(xué)和空間科學(xué)研究所：在肉眼所能看到的范圍內(nèi)，星系充斥著宇宙深處的黑洞圖像。是早期中消追蹤什么過程決定了它們的形狀、顏色和恒星數(shù)量？宇宙天文學(xué)家認(rèn)為原始黑洞是星系成長和轉(zhuǎn)變的引擎，可以解釋我們現(xiàn)在看到的失計(jì)算機(jī)宇宙景觀。
即將到來的黑洞射電望遠(yuǎn)鏡巡天將捕捉早期宇宙中的數(shù)百萬個(gè)星系，但只有自動(dòng)工具，早期中消追蹤如天體物理和空間科學(xué)研究所(IA)領(lǐng)導(dǎo)的宇宙團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建的算法，可能會(huì)讀取這些海量數(shù)據(jù)，并找到核心有大規(guī)模黑洞的星系。
在今天(12月6日)發(fā)表在《天文學(xué)與天體物理學(xué)》雜志上的一篇文章中，由天體物理學(xué)和空間科學(xué)研究所(IA)和里斯本大學(xué)科學(xué)學(xué)院(Ciências ULisboa)的羅德里戈·卡瓦亞爾領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國際團(tuán)隊(duì)展示了一種機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，該技術(shù)可以識(shí)別早期宇宙中的超發(fā)光星系。
這些星系被認(rèn)為是由位于其核心的貪婪黑洞的活動(dòng)所控制的。根據(jù)作者的說法，這應(yīng)該是第一個(gè)預(yù)測(cè)這種活動(dòng)何時(shí)也在無線電頻率中輻射強(qiáng)烈信號(hào)的算法。無線電輻射通常與銀河系的其他光線截然不同，有時(shí)很難將它們聯(lián)系起來。這種人工智能技術(shù)將使天文學(xué)家能夠更有效地尋找所謂的射電星系。
該算法是與Closer company合作開發(fā)的，在數(shù)據(jù)科學(xué)技術(shù)解決方案領(lǐng)域發(fā)揮作用，用在電磁波譜的幾個(gè)波長中獲得的星系圖像進(jìn)行訓(xùn)練。當(dāng)用其他圖像進(jìn)行測(cè)試時(shí)，它能夠預(yù)測(cè)比使用明確指令的傳統(tǒng)方法多四倍的射電星系。
隨著機(jī)器學(xué)習(xí)開發(fā)自己的算法，試圖理解它的成功可能有助于澄清這些星系中正在發(fā)生的物理現(xiàn)象，這些現(xiàn)象發(fā)生在大爆炸后15億年，也就是說，當(dāng)宇宙是其當(dāng)前年齡的十分之一時(shí)。
“我們必須在天空中找到更多活躍的星系，因?yàn)橛蓄A(yù)測(cè)稱，在宇宙早期歷史中，應(yīng)該存在更多的星系。“根據(jù)目前的觀察，我們沒有這個(gè)數(shù)字，”卡瓦亞爾說。根據(jù)這位研究人員的說法，需要更多的觀察來驗(yàn)證當(dāng)前關(guān)于活躍星系如何演化的理解是否正確，或者必須進(jìn)行修改。
“分析機(jī)器學(xué)習(xí)模型本身并了解它們內(nèi)部發(fā)生的事情也很重要，”卡瓦亞爾補(bǔ)充道。“哪些特征與決策最相關(guān)？例如，我們想知道該模塊表明它是一個(gè)活動(dòng)星系的最重要特征是否是該星系發(fā)出的紅外光，這可能是新恒星快速形成的標(biāo)志。有了這個(gè)，我們能夠產(chǎn)生一個(gè)新的定律來區(qū)分什么是正常星系和活動(dòng)星系。”
計(jì)算機(jī)所做的決定中星系特征的相對(duì)權(quán)重可能會(huì)指出其強(qiáng)烈活動(dòng)的來源，特別是在無線電波段。在一項(xiàng)準(zhǔn)備中的研究中，卡瓦亞爾正在探索無線電輻射和恒星形成之間這種明顯相關(guān)性的含義。
該論文的第二作者，IA and Ciências ULisboa的Israel Matute澄清說:“這些模型是數(shù)學(xué)工具，當(dāng)數(shù)據(jù)的復(fù)雜性增加時(shí)，它們可以幫助我們尋找正確的方向。這項(xiàng)工作可能會(huì)為宇宙歷史后半期抑制新恒星形成的過程提供見解。”
原始宇宙中似乎缺乏的星系可能存在于現(xiàn)代射電望遠(yuǎn)鏡在未來幾年產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)中。未來對(duì)廣闊天空區(qū)域的調(diào)查將揭示數(shù)十億個(gè)星系。一個(gè)例子是宇宙演化圖(EMU ),它將用澳大利亞的ASKAP射電望遠(yuǎn)鏡繪制整個(gè)南半球的地圖。
由IA領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在處理來自本次調(diào)查試點(diǎn)項(xiàng)目的數(shù)據(jù)。一旦完善，這些工具將對(duì)未來平方公里陣列天文臺(tái)(SKAO)產(chǎn)生的天文數(shù)據(jù)量的處理至關(guān)重要。葡萄牙是該觀測(cè)站聯(lián)合體的成員，該觀測(cè)站已經(jīng)在建設(shè)之中。
“在天文學(xué)將獲得大量數(shù)據(jù)的新時(shí)代，開發(fā)先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)變得越來越重要，”IA和Ciências ULisboa的José Afonso說，他是本文的合著者。“在IA，我們正在開發(fā)和實(shí)施這些技術(shù)，以便能夠破譯星系的起源和大多數(shù)星系所擁有的超大質(zhì)量黑洞。”
Closer公司與IA合作的想法是由合著者之一Helena Cruz提出的，她擁有物理學(xué)博士學(xué)位，是Closer公司的數(shù)據(jù)科學(xué)家。她的參與對(duì)于分析和處理不同數(shù)據(jù)源之間的不確定性和不一致性的影響至關(guān)重要，這些數(shù)據(jù)源來自幾個(gè)望遠(yuǎn)鏡和觀測(cè)項(xiàng)目，用于訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)算法。

一組射電星系——在無線電頻率中有大量輻射的星系——由LOFAR射電望遠(yuǎn)鏡觀測(cè)到，在可見光中疊加在天空的同一區(qū)域。射電輻射的范圍是明顯的，與星系的可見部分截然不同。這些是這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法訓(xùn)練中使用的一些星系。鳴謝:uux.cn/朱迪思·克羅斯頓和LOFAR調(diào)查小組
“我意識(shí)到天文學(xué)是一個(gè)探索和開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)模型的巨大機(jī)會(huì)的領(lǐng)域，對(duì)我來說，將我的專業(yè)技能應(yīng)用到這個(gè)領(lǐng)域是有意義的，”克魯茲說。“我與Closer分享了我的興趣，雙方立即表現(xiàn)出合作的意愿，我認(rèn)為這是我在該公司工作的延伸。”
Closer聯(lián)合創(chuàng)始人、教授兼研究員若昂·皮雷斯·達(dá)·克魯茲(joo Pires da Cruz)補(bǔ)充說:“Closer因其合作者的知識(shí)而繁榮，這是它的資本。“從科學(xué)的角度來看，我們團(tuán)隊(duì)成員參與的項(xiàng)目越具有挑戰(zhàn)性和復(fù)雜性，公司的資本就越多。我們將有合作者能夠解決我們客戶的問題，這些問題類似于來自遙遠(yuǎn)星系的信號(hào)問題。”