Уметничка илустрација две црне рупе које се спирално спајају, стварајући гравитационе таласе у просторном времену.
(Слика: © НАСА)
Нови софтверски програм који користи вештачку интелигенцију може вам помоћи да брзо открије и анализира гравитационе таласе - мрешкање у космичком ткиву простора-времена - од катастрофалних догађаја, попут судара између црних рупа, открива ново истраживање.
Нова техника, названа дубоко филтрирање, може помоћи истраживачима да виде катаклизмичке догађаје које тренутни софтвер можда не може открити, попут титанских спајања у срцима галаксија, тврде аутори новог рада који описују дело.
Гравитациони таласи су валови у ткиву простора и времена. Они се стварају када се било који објект с масом креће, а они путују брзином свјетлости, протежући се и стишћући простор-вријеме уз пут.
Гравитационе таласе је изузетно тешко открити, а они које научници могу открити су од изузетно масивних објеката. Иако је постојање гравитационих таласа први предвидио Алберт Еинстеин 1916. године, требало је век да научници успешно открију прве директне доказе гравитационих таласа, користећи Ласер Интерферометар Гравитациону таласну опсерваторију (ЛИГО) да би уочили гравитационе последице две црне рупе које се међусобно разбијају.
Откривање гравитационих таласа заслужило је троје научника Нобелову награду за физику за 2017. у октобру 2017. Од тада су истраживачи такође открили гравитационе таласе из сударајућег пара мртвих звезда названих неутронске звезде - открића која су могла помоћи у решавању деценије старе мистерије како су створени неки тешки елементи универзума.
Међутим, софтверу који тренутно анализира сигнале које детектују гравитациони таласи може потрајати неколико дана да би сузили какав догађај је могао створити те гравитационе таласе, изјавила је коауторица студије Елиу Хуерта за Спаце.цом у интервјуу.
Штавише, овај софтвер је специјализован за откривање спајања објеката који су у приближно кружним орбитама једни са другима и релативно изоловани од свог окружења, каже Хуерта, теоретски астрофизичар са Универзитета у Илиноису, у Националном центру за суперкомпјутерске апликације Урбана-Цхампаигн. Софтвер вероватно неће успети да открије гравитационе таласе из објеката у областима где су звезде густо набијене, као што су језгра галаксија, где гравитациони потези околних звезда могу искривити орбите од кружног до више „ексцентричног“ или овалног облика, Хуерта рекао.
Аутори студије сугеришу да би софтвер вештачке интелигенције могао значајно да убрза анализу гравитационих таласа, као и „[омогућити] откривање нових класа извора гравитационог таласа који могу проћи неопажено са постојећим алгоритамима детекције“, Хуерта за Спаце.цом.
Нови АИ софтвер укључује вештачке неуронске мреже, у којима се вештачким компонентама под називом "неурони" уносе подаци и сарађују у решавању проблема, попут препознавања слике. Затим неуронска мрежа опетовано прилагођава везе између својих неурона и види да ли су ови нови обрасци везе бољи у решавању проблема. Временом, овај поступак покушаја и грешака открива који обрасци су најбољи у рачунању решења, опонашајући процес учења у људском мозгу.
Док би конвенционалним техникама могло бити потребно неколико дана да сузе карактеристике гравитационих догађаја из података детектора, најмодерније неуронске мреже познате као "дубоке конволуционарне неуронске мреже" могу то учинити у року једне секунде, открили су научници. Штавише, док би конвенционалним методама било потребно хиљаде централних процесора (централних процесних јединица рачунара) да би обавили овај задатак, нова техника је функционисала "чак и са једним ЦПУ-ом, односно, са вашим паметним телефоном или стандардним лаптопом", рекла је Хуерта.
Уз то, истраживачи су открили да би ова нова техника могла брзо анализирати и спајања која су сложенија него што то може садашњи софтвер, попут спајања које укључују црне рупе у ексцентричним орбитама. Нови софтвер је такође имао ниже стопе грешака и био је бољи у уочавању пропуста у подацима.
Хуерта и Даниел Георге, рачунски астрофизичар са Универзитета у Илиноису, у Националном центру за суперкомпјутерске апликације Урбана-Цхампаигн, детаљно су открили своја открића на мрежи 27. децембра у часопису Пхисицс Леттерс Б.
