Čeští vědci objevili téměř tisíc vzácných vesmírných objektů díky spojení lidské a umělé inteligence. „Jako ze Star Treku,“ popsali

Nezvyklý přístup pomohl českým vědcům najít stovky vzácných nepopsaných objektů ve vesmíru. Výzkumníci poprvé v astronomii využili metodu umělé inteligence zvanou aktivní hluboké učení (active deep learning). Na rozdíl od běžně využívaných postupů síť v tomto případě požádá člověka o radu, když si je nejméně jistá. Článek publikoval prestižní časopis Astronomy and Astrophycics, katalog nově objevených hvězd je součástí celosvětové databáze Vizier. Tým tvořili vědci z AÚ AV a Fakulty informačních technologií (FIT) ČVUT.

Ke vzácným a zajímavým objektům ve vesmíru patří třeba horké hvězdy Be, nově vznikající hvězdy T Tauri nebo kataklyzmické proměnné hvězdy. Tyto objekty podle vědců na snímcích oblohy působí jako běžné hvězdy a z výjimečnosti je „usvědčí“ jenom jejich spektra s charakteristickými kombinacemi emisních čar. Z nich lze určit různé vlastnosti exotického objektu.

Moderní spektrografy s tisíci optických vláken pracují velmi rychle: umí pořídit několik tisíc spekter během desítek minut. Díky tomu existují archivy s miliony spekter, z nichž naprostou většinu lidské oko nespatřilo –⁠ většina je výsledek aplikace automatických algoritmů.

Největší spektrální přehlídkou je archiv čínského šestimetrového dalekohledu LAMOST. O většině cílů, které zaznamenal, není dosud zpravidla známo mnoho a je tak velká šance najít nové, vzácné objekty. Jenže třídění milionů spekter astrofyzikem by trvalo velmi dlouho, možná až desíty let. A výzkumníci uvádějí, že takové vzácné objekty nelze dobře poznat podle spekter strojově.

Hvězdný objekt
Zdroj: AV ČR

Nadějí je umělá inteligence v podobě takzvaných neuronových konvolučních sítí –⁠ podobné se používají třeba v samořídících autech nebo strojovém překladu. Ty ale potřebují stovky tisíc člověkem označených příkladů, z kterých se musí učit, aby poznaly podobný vzor v milionech neznámých. „Pokud takové označené vzory nemáte, nebo jich je málo, nemůžete tyto nástroje umělé inteligence použít,“ podotkl spoluautor článku Ondřej Podsztavek z FIT.

Tým z Česka tak musel překonat dvě překážky –⁠ ukázat síti spektra, jako by je pořídil LAMOST, a donutit ji, aby fungovala i při zlomku označených vzorů, než běžně vyžaduje.

Pomohl jim archiv Perkova dalekohledu ve středočeském Ondřejově. Ten disponoval několika tisíci spektry vzácných objektů s emisními čarami. Ondřejovský dalekohled na rozdíl od LAMOSTu pořizuje spektra s větším rozlišením. Proto byla uměle rozostřena, jako by je viděl LAMOST. Spekter však bylo pro trénink stále málo. Vědci si tedy vypomohli málo známou metodou aktivního učení.

Spolupráce člověka a stroje

„Principem je, že neuronová síť si v každém opakovaném kroku vybere ta spektra, kde si je svojí předpovědí nejméně jistá. Ta předloží expertovi, což může být nejen člověk, ale i jiný algoritmus, který předpověď sítě potvrdí, či naopak vyvrátí. Toto se provede na malém vzorku například sta spekter,“ popsal Podsztavek.

„Jakmile jsou expertem označena, jsou přidána do trénovací množiny, na které je síť znovu učena. Takto se do ní postupně dostává stále více velmi těžko rozhodnutelných případů. To se opakuje do okamžiku, kdy se již síť perfektně trefuje,“ doplnil.

Později se takto podařilo ve starší verzi archivu LAMOST se čtyřmi miliony spekter najít čtyři tisíce objektů s emisními čarami, skoro tisícovka z nich nebyla v literatuře dosud detailně popsána. „Naše metoda aktivního hlubokého učení nastiňuje budoucí směr používání umělé inteligence v astronomii a možná i jiných vědách,“ uvedl výzkumník Petr Škoda, který působí na FIT i v AÚ.

„Stroj bude pracovat v těsné spolupráci s člověkem, bude za něj dělat rutinní práci, ale jakmile si nebude jistý, obrátí se o radu. Na této koncepci teď začínáme v našem týmu pracovat. Časem by takové řešení mohlo připomínat dialog mezi velitelským můstkem lodi Enterprise a palubním počítačem v seriálu Star Trek při průzkumu Galaxie,“ uzavřel vědec. Výzkumníkům se nepodařilo dohledat, že by tuto kombinaci přístupů v astronomii už někdo použil.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Jak se svět blíží ke katastrofickým klimatickým jevům, rozebírá agentura AP

Agentura AP varuje v rozsáhlém textu před příliš optimistickým pohledem na katastrofální události současnosti i vykreslováním budoucnosti pozitivními scénáři.
před 4 hhodinami

V hlubinách ostravsko-karvinských dolů objevili geologové králíkit

V ostravsko-karvinských dolech objevili odborníci dosud neznámý minerál. Pojmenovali ho po českém geologovi Jiřímu Králíkovi, nese tak jméno králíkit. Minerál je natolik drobný, že ho nelze pozorovat ani běžným optickým mikroskopem, k jeho popisu proto museli využít několik specializovaných metod, uvedli zástupci olomoucké přírodovědecké fakulty, kteří se na výzkumu podíleli s odborníky z olomouckého vysokoškolského ústavu CATRIN, ostravské univerzity, ale i ze zahraničí.
před 6 hhodinami

Ruský dron řízený AI zabil tři civilisty. Brzo to bude jako ve filmu Terminátor, varují Ukrajinci

Američtí novináři popsali první případ, kdy umělá inteligence (AI) v dronu připravila o život lidi. Byli to tři ukrajinští civilisté, na které ruská zbraň vybavená pokročilým algoritmem zaútočila v Záporoží.
před 7 hhodinami

Osm miliard let na cestě. Dalekohledy zachytily záblesk vzdálené galaxie

Dalekohledy LST-1 a MAGIC na Kanárských ostrovech zachytily záření, které letělo vesmírem déle, než existuje Slunce a Země. Vyslalo ho aktivní galaktické jádro poháněné obří černou dírou, popsali čeští vědci, kteří se na objevu podíleli.
před 8 hhodinami

Záhadná nemoc zabíjí keňské slony, zvířata trpí ochrnutím

Nejméně devatenáct slonů uhynulo od června v jižní Keni na záhadné onemocnění, jehož příčinu se dosud nepodařilo zjistit. Zvířata trpí mimo jiné částečným ochrnutím a mají potíže se postavit. Keňská služba pro ochranu přírody (KWS) původně upozornila na vysoké koncentrace kyanidu v tělech uhynulých slonů a možnost otravy pesticidy, někteří odborníci ale tuto teorii zpochybňují. Informovala o tom agentura AFP.
před 9 hhodinami

Invazní sršeň asijskou zaznamenali na Mělnicku. Hnízdo se zatím nenašlo

V Liběchově na Mělnicku se v červenci a počátkem srpna opakovaně objevil jeden jedinec sršně asijské. Jde o invazní druh, který představuje významné riziko především pro včelstva a volně žijící hmyz. Pátrání po dalších jedincích nebo hnízdě bylo zatím neúspěšné. Není jasné, jestli se v okolí Liběchova vyskytuje hnízdo, anebo jde o dovezeného osamoceného jedince. Agentura ochrany přírody a krajiny (AOPK) ČR prosí veřejnost o pomoc s hlášením výskytů tohoto druhu.
včera v 16:32

„Pluto je mrtvé,“ zaznělo před dvaceti lety v Praze. Osudnou se mu stala Xena

Pluto už není planetou dvacet let. Rozhodli o tom vědci na kongresu, který se konal v Praze a přinesl přesvědčivé argumenty pro jeho vyřazení a současně vytvoření zcela nové kategorie vesmírných těles.
včera v 16:31

Obří gigantopithekové byli podobnější lidem, než se myslelo

Moderní věda toho zjistila v posledních letech o pravěkých předcích člověka už tolik, že to bourá konstrukce jejich řazení. Vlivný vědecký časopis navrhuje, že by se měly kategorie přestavět – a mohlo by se to týkat i záhadných obřích gigantopitheků.
včera v 15:02

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.