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【中國智能制造網(wǎng) 智造快訊】隨著宇宙探索的深入發(fā)展，積累的天文數(shù)據(jù)也越來越多。為了更好、更快地對這些寶貴數(shù)據(jù)進行分析，人工智能技術或?qū)⒈贿\用其中，為更多研究人員所使用。
宇宙探索衍生大量數(shù)據(jù) 人工智能成分析“能手”
下一代望遠鏡功能強大，將能夠掃描數(shù)百萬顆恒星，并生成大量的數(shù)據(jù)，而天文學家將負責利用這些數(shù)據(jù)進行分析。對于天文學家來說，這些數(shù)據(jù)太多了，因而并不能為數(shù)據(jù)篩選或建模帶來益處，所以天文學家們轉(zhuǎn)向打算利用人工智能對數(shù)據(jù)進行處理。
底線：過去，算法對天文學家們有所幫助，但隨著近人工智能的發(fā)展，尤其是圖像識別能力的提高以及計算速度的提高、成本的下降，這些技術將會被更多的研究人員所使用。來自佛羅里達海灣大學的天文學家德里克 布西希說：“因為我們無法有效處理這些數(shù)據(jù)流，所以我們必須改變原來的操作模式。”
舉個例子：智利建造的高達8.4米的鏡望遠鏡(LSST)將在未來10年內(nèi)，用一部汽車大小的數(shù)碼相機，每隔幾天就對整個南方的天空進行拍攝?？傮w來說，預計它將收集超過5000萬千兆字節(jié)的原始數(shù)據(jù)。
創(chuàng)新點：有些新方法，“5到10年前還不存在，他們的出現(xiàn)或者提高了運算速度，或者提高了運算的度，”堪薩斯大學的研究生唐納德•李-布朗說。對此進行粗略分析，結(jié)果顯示，在過去的五年中，對機器學習進行研究的天文學論文數(shù)量增加了5倍。
天文學家是如何利用人工智能的：
1)用望遠鏡進行協(xié)調(diào)配合
洛斯阿拉莫斯國家實驗室的湯姆•韋特蘭德說，觀測天空的大型望遠鏡將會對“短暫的天象事件”進行觀測，它們是新信號或“夜空作怪”的來源。
其中一些事件，比如伽馬射線暴，被Vestrand稱為“黑洞誕生公告”，持續(xù)時間僅不到一分鐘。在這么短的時間內(nèi)，它們需要被探測到，被歸類為真實或虛假事件(比如是一架飛過的飛機而已)，然后用合適的望遠鏡對準它們從而進一步進行調(diào)查。
有了像LSST這樣的望遠鏡，每天晚上可能會檢測到5萬個短暫事件，同時，世界各地數(shù)百個望遠鏡也會協(xié)同進行工作。“人工速度已經(jīng)趕不上機器，”韋特蘭德說，“這些工作需要機器對接來完成”。
2)對數(shù)據(jù)進行分析
在兩年的時間內(nèi)，每隔30分鐘，NASA新型凌日系外行星勘測衛(wèi)星就會傳回近半個天空的全幅照片，為天文學家們提供2000萬顆恒星的信息以便觀察。
“今后關于這些恒星的數(shù)據(jù)將比我們以前了解的總量還要多，”布西說到。接下來，人工智能可以對它進行分類，如果它們有一些相似之處，就把它們組合在一起，然后交給人類去“看看人工智能無法識別的1%”。
當時的想法是，人工智能可以對數(shù)據(jù)進行分類，將有相似之處的數(shù)據(jù)組合在一起，然后交由人類對“人工智能無法識別的1%”進行分析。李-布朗說：“利用神經(jīng)網(wǎng)絡工具可以獲取恒星的溫度信息或金屬性質(zhì)，這不僅比我們以前的方法更，而且速度也比之前快十億倍。”機器學習現(xiàn)利用于對黑洞的研究，用于尋找外行星，并用于對宇宙及其參數(shù)進行建模。布澤西說，在處理數(shù)據(jù)方面，人工智能能夠以始終如一的穩(wěn)定性執(zhí)行任務，而人類想要達到相當?shù)乃绞欠浅＠щy的。
3)用于挖掘數(shù)據(jù)
太空望遠鏡科學研究所的約書亞•皮克說：“所得到的大部分天文學數(shù)據(jù)都被丟棄了，但其中有些數(shù)據(jù)卻蘊含著深層的物理信息，只是我們不知道怎么對其進行發(fā)掘而已。”Peek說，產(chǎn)生這些美麗的星云圖像之后，其中的信息經(jīng)常會被丟棄。他正在開發(fā)一種叫做卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的機器學習工具，可以將圖像分類為不同的對象，進而從關于彌散性等離子體和氣體結(jié)構中提取特征信息——這是宇宙中大多數(shù)正常物質(zhì)存在的狀態(tài)。然后，天文學家們就可以研究宇宙中不同結(jié)構之間的異同。
一個重要的問題是：“為了發(fā)現(xiàn)仍不知如何描述的東西，你應該如何編寫軟件呢？”Vestrand問道。“對于不尋常事件，有一部分是常見的，但對于那些不常見的異常事件，應該怎么處理呢？”
而這將是真正存在新發(fā)現(xiàn)的地方，因為很明顯，你并不知道它們是什么。”
原標題：天文學家是如何利用人工智能研究浩瀚宇宙的？
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