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打开一扇新的窗口 新AI工具能消除天文学数据中的“噪声”

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日本天文学家开发出一种新的人工智能(AI)技术,其可以消除天文数据中由于星系形状随机变化而产生的“噪声”,获得的结果与目前公认的宇宙模型一致。研究人员称,这一强大新工具可用于分析当前和计划中的天文学调查获得的大数据。

研究人员解释称,科学家可借助引力透镜技术研究宇宙的大尺度结构,但在引力透镜中,前景物体(如星系团)会扭曲背景物体(如遥远星系)的图像,而有些星系天生看起来就很古怪,鉴于此,这种观察许多星系图像的引力透镜技术就遇到了一个问题:很难区分其图像中出现的扭曲是由引力透镜造成还是星系本身固有的——这被称为形状噪声,是研究宇宙大尺度结构的限制因素之一。

为了消除形状噪声,日本一组天文学家首先使用世界上最强大的天文超级计算机Atreui Ⅱ,根据斯巴鲁望远镜的真实数据生成了25000个模拟星系目录。然后,他们在这些完全已知的人工数据集中加入真实的噪声,并训练人工智能从模拟数据中恢复前景物质。

经过训练,人工智能工具能恢复以前无法观察到的精细细节,然后,研究小组利用这个工具对覆盖21平方度天空的真实数据进行处理,发现前景物质质量的分布与标准宇宙学模型一致。

研究小组解释称:“这项研究显示了将观察、模拟和人工智能数据分析等不同类型的研究结合起来的好处。在这个大数据时代,我们需要跨越专业之间的传统界限,并使用所有可用的工具来理解数据。如果我们能做到这一点,将为天文学和其他科学领域的研究打开一扇新的窗口。”

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