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

Ve Fukušimě probíhá masivní hybridizace prasat. S radiací nesouvisí

Když ve Fukušimě došlo k jaderné havárii, uprchla z místních chovů domácí prasata. A v přírodě narazila na své bratrance – divočáky. Přes odlišný vzhled v sobě oba druhy našly zalíbení, které skončilo opakovaným pářením. Vědci tuto unikátní situaci detailně prozkoumali, aby zjistili, co se vlastně stalo a jaký dopad to mělo na nově vzniklé hybridy.
před 8 hhodinami

Na Antarktidě kvůli ptačí chřipce hromadně umírají chaluhy

V letech 2023 a 2024 zemřelo v Antarktidě více než padesát chaluh, což jsou mořští ptáci příbuzní s racky. Příčinou byla vysoce patogenní ptačí chřipka H5N1, popsali teď přírodovědci v odborném časopise Scientific Reports. Jedná se o první zdokumentovaný úhyn volně žijících zvířat v důsledku tohoto viru na tomto kontinentu, tvrdí autoři.
před 10 hhodinami

Káva může pomáhat chránit mozek před demencí, uvádí nová studie

Pití několika šálků kofeinové kávy nebo čaje denně může v malé míře pomáhat zachovat výkonnost mozku a předcházet demenci. Vyplývá to z nové studie, kterou zveřejnil server JAMA Network a o níž informovala agentura Reuters.
před 13 hhodinami

Český vědec objevil neznámou formu magnetismu. Popsal ji v prestižním Nature

Fyzik Tomáš Jungwirth už získal celou řadu prestižních ocenění, patří také mezi světově nejcitovanější české vědce. Teď ho oslovil prestižní časopis Nature, aby pro něj shrnul své aktuální bádání na poli takzvaných altermagnetů, které objevil.
včera v 20:17

Nezakazujte mladým sociální sítě, doporučují experti z Masarykovy univerzity

Odborníci z Masarykovy univerzity (MU) nedoporučují zákaz sociálních sítí pro děti do 15 let. Potenciální dopady jsou nejasné, existují rizika. Doporučují spíše zvýšit tlak na technologické platformy, uvedli ve vyjádření pro média. Objevují se ale i hlasy zastávající opačný názor. Premiér Andrej Babiš (ANO) v neděli řekl, že je pro zákaz používání sítí u dětí do 15 let po vzoru Francie. Řada zemí podobné opatření zvažuje.
včeraAktualizovánovčera v 17:27

Američtí plastičtí chirurgové vyzývají k odkladu operací pro změnu pohlaví

Americká společnost plastických chirurgů (ASPS) na začátku února oznámila, že v současné době neexistuje dostatek kvalitních výzkumů, které by prokazovaly, že operace vedoucí ke změně pohlaví u teenagerů prokazují dlouhodobé přínosy. Naopak, novější důkazy naznačují, že „léčba může přinášet komplikace a potenciální škody“. Vyzvala proto, aby lékaři odkládali operace změny pohlaví u mladých pacientů až do minimálně devatenácti let.
včera v 15:22

Moravští archeologové vypráví příběh jednoho lovce. Dočkali se světového uznání

Mezinárodní vědecká organizace PLOS vydala seznam nejdůležitějších studií uplynulého roku v oboru lidské evoluce. Zařadila mezi ně i výzkum českých archeologů vedený Dominikem Chlachulou. Mladý brněnský vědec popsal zcela jedinečný nález: sadu nástrojů jednoho lovce z doby ledové, současníka Štorchových Lovců mamutů. Jiný takový objev z této doby archeologie nemá, je celosvětově jedinečný a pomáhá vyprávět příběh lidí, kteří sídlili před desítkami tisíc let pod Pálavou a vytvořili i slavnou Věstonickou Venuši.
včera v 12:19

Nové riziko pro ohrožené gorily: agresivní paraziti od lidmi chovaných vepřů

Za vážnými záněty žaludku ohrožených horských goril je zvýšený výskyt hlístice rodu Hyostrongylus. Paraziti běžní u hospodářských zvířat tak mohou za určitých podmínek představovat riziko i pro volně žijící živočichy. Zjistil to mezinárodní tým vědců, jehož členy byli i zástupci Ústavu biologie obratlovců Akademie věd ČR (ÚBO). Svá zjištění publikovali v časopise Journal of Applied Ecology.
včera v 09:57
Načítání...