هوش مصنوعی در نجوم؛ شکار سیارات جدید فراتر از توان انسان
مقدمه
در ابتدا باید گفت که نجوم یکی از قدیمیترین و در عین حال دادهمحورترین علوم بشر است. با پیشرفت فناوری و توسعه تلسکوپهای پیشرفته، حجم دادههای نجومی بهطرز چشمگیری افزایش یافته است. به همین دلیل تحلیل این دادهها دیگر تنها با توان انسان ممکن نیست.
در این میان، هوش مصنوعی (Artificial Intelligence) بهعنوان یک ابزار تحولآفرین وارد نجوم شده است. در واقع این فناوری توانسته شیوه مشاهده، تحلیل و حتی کشف سیارات جدید را بهطور اساسی تغییر دهد. از این رو امروزه بسیاری از کشفیات مهم نجومی بدون استفاده از AI امکانپذیر نیست.
چرا کشف سیارات دشوار است؟
سیارات برخلاف ستارگان، نور تولید نمیکنند. به عبارت دیگر آنها تنها از طریق تأثیری که بر نور ستاره میزبان میگذارند قابل شناسایی هستند. علاوه بر این، فاصله بسیار زیاد سیارات از زمین تشخیص آنها را پیچیدهتر میکند.
از سوی دیگر، دادههای دریافتی از تلسکوپها مملو از نویزهای طبیعی و خطاهای ابزار هستند. در نتیجه تشخیص یک سیگنال واقعی از میان میلیونها داده خام، کاری بسیار دشوار و زمانبر است.
ورود هوش مصنوعی به علم نجوم
در گذشته، اخترشناسان از روشهای آماری سنتی برای تحلیل دادهها استفاده میکردند. اما با افزایش حجم دادهها، این روشها دیگر کارایی لازم را نداشتند. به همین دلیل پژوهشگران به سمت الگوریتمهای هوشمند حرکت کردند.
هوش مصنوعی قادر است الگوهایی را شناسایی کند که چشم انسان یا حتی روشهای کلاسیک قادر به تشخیص آنها نیستند. در واقع AI نهتنها سرعت تحلیل را افزایش داده، بلکه دقت کشفیات را نیز بهطور قابل توجهی بالا برده است.
شکار سیارات با روش گذر
یکی از مهمترین روشهای کشف سیارات فراخورشیدی، روش گذر است. در این روش، زمانی که یک سیاره از مقابل ستاره خود عبور میکند، کاهش بسیار جزئی در نور ستاره ایجاد میشود. با این حال تشخیص این کاهش نور بدون ابزار هوشمند بسیار دشوار است.
در این مرحله، هوش مصنوعی وارد عمل میشود. بهطور مشخص الگوریتمها منحنیهای نوری را بررسی کرده و افتهای واقعی را از نویزهای تصادفی جدا میکنند. در نتیجه بسیاری از سیاراتی که قبلاً نادیده گرفته شده بودند، شناسایی میشوند.
نمونههای واقعی کشف سیارات با AI
در سالهای اخیر، همکاری میان دانشمندان و سیستمهای یادگیری عمیق نتایج چشمگیری به همراه داشته است. برای مثال ناسا با استفاده از الگوریتمهای AI موفق شد چندین سیاره جدید را در دادههای قدیمی کشف کند.
جالب اینجاست که این سیارات سالها در دادهها وجود داشتند، اما هیچگاه توسط انسان شناسایی نشده بودند. بنابراین هوش مصنوعی نشان داد که حتی دادههای قدیمی نیز میتوانند منبع کشفیات جدید باشند.
نقش یادگیری ماشین در نجوم
یادگیری ماشین یکی از مهمترین شاخههای هوش مصنوعی در نجوم است. در این روش، الگوریتمها با دادههای مشخص آموزش میبینند. به این ترتیب سیستم یاد میگیرد تفاوت بین سیگنال واقعی و دادههای جعلی را تشخیص دهد.
از سوی دیگر، یادگیری عمیق با استفاده از شبکههای عصبی چندلایه، الگوهای بسیار پیچیدهتری را شناسایی میکند. در نتیجه این مدلها برای تحلیل دادههای عظیم نجومی بسیار کارآمد هستند.
مزایای استفاده از هوش مصنوعی در نجوم
استفاده از AI مزایای متعددی دارد. اول از همه سرعت تحلیل دادهها بهشدت افزایش مییابد. علاوه بر این احتمال خطای انسانی کاهش پیدا میکند.
همچنین هوش مصنوعی قادر است الگوهایی را کشف کند که پیشتر ناشناخته بودند. به همین دلیل شانس کشف سیارات قابل سکونت نیز افزایش یافته است.
چالشها و محدودیتها
با وجود تمام مزایا، استفاده از هوش مصنوعی بدون چالش نیست. برای مثال اگر دادههای آموزشی ناقص باشند، خروجی الگوریتم نیز دچار خطا خواهد شد. از سوی دیگر برخی مدلها شفافیت لازم را ندارند و تفسیر نتایج آنها دشوار است.
به همین دلیل، نتایج بهدستآمده از AI همواره توسط اخترشناسان بررسی میشود. در واقع هوش مصنوعی جایگزین انسان نیست، بلکه مکمل اوست.
آینده نجوم با هوش مصنوعی
در آینده، نقش هوش مصنوعی در نجوم پررنگتر خواهد شد. به احتمال زیاد AI قادر خواهد بود سیارات شبیه زمین را سریعتر شناسایی کند. علاوه بر این تحلیل جو سیارات و بررسی نشانههای حیات نیز با دقت بیشتری انجام خواهد شد.
در نهایت، ترکیب دانش انسانی و توان پردازشی ماشینها میتواند پاسخ برخی از بزرگترین پرسشهای بشر را روشن کند.
جمعبندی
بهطور کلی، هوش مصنوعی انقلابی در علم نجوم ایجاد کرده است. این فناوری نهتنها فرآیند کشف سیارات جدید را سرعت بخشیده، بلکه نگاه ما به کیهان را نیز تغییر داده است. در نتیجه آینده نجوم بدون هوش مصنوعی قابل تصور نخواهد بود.
منابع :
-
Artificial Intelligence Helps Discover Exoplanets
https://www.nasa.gov/feature/artificial-intelligence-helps-discover-exoplanets -
Machine Learning in Astronomy
https://www.nature.com/articles/s41550-018-0476-6 -
How AI Is Transforming Space Exploration
https://www.esa.int/Enabling_Support/Space_Engineering_Technology/Artificial_Intelligence
