Σ’ ένα από τα πιο εντυπωσιακά επιτεύγματα της σύγχρονης αστρονομίας, ένας μαθητής Λυκείου από την Καλιφόρνια χρησιμοποίησε την τεχνητή νοημοσύνη για να ανακαλύψει πάνω από 1,5 εκατομμύριο άγνωστα μέχρι σήμερα αντικείμενα στο διάστημα, όλα από δεδομένα μιας συνταξιοδοτημένης αποστολής της NASA. Η δουλειά του αξιολογήθηκε από ομοτίμους και δημοσιεύθηκε στο περιοδικό The Astronomical Journal, κερδίζοντας την αναγνώριση στην επιστημονική κοινότητα.
Ο Matteo Paz εντάχθηκε το καλοκαίρι του 2022 στην Planet Finder Academy, ένα πρόγραμμα που έχει στόχο μαθητές να αντιμετωπίσουν προκλήσεις της αστρονομίας. Υπό την καθοδήγηση του επιστήμονα του Caltech, Davy Kirkpatrick, στο Infrared Processing and Analysis Center (IPAC), ο Paz άρχισε να αναλύει ένα τεράστιο αρχείο δεδομένων από το τηλεσκόπιο NEOWISE της NASA.
Το NEOWISE, που εκτοξεύτηκε το 2009 για την ανίχνευση αστεροειδών κοντά στη Γη, συνέλεξε πολύ περισσότερα - μια δεκαετία δεδομένων υπέρυθρης ακτινοβολίας σε όλο τον ουρανό, αποκαλύπτοντας αμέτρητα ουράνια αντικείμενα και μακρινά κοσμικά φαινόμενα.
Το σύνολο δεδομένων ήταν εντυπωσιακό: σχεδόν 200 δισεκατομμύρια σειρές παρατηρήσεων. Αρχικά, η ομάδα σχεδίαζε να μελετήσει ένα μικρό δείγμα χειροκίνητα, αλλά ο Paz οραματίστηκε κάτι πολύ μεγαλύτερο.
Βασισμένος στα μαθηματικά, τον προγραμματισμό και την ανάλυση χρονοσειρών, δημιούργησε έναν αυτοματοποιημένο αλγόριθμο για την επεξεργασία του τεράστιου αρχείου. Σε μόλις έξι εβδομάδες, δημιούργησε ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης που μπορούσε να εντοπίζει αχνές πηγές φωτός που άλλαζαν τη φωτεινότητά τους τόσο διακριτικά ή απρόβλεπτα, ώστε το ανθρώπινο μάτι ή τα κανονικά προγράμματα δεν μπορούσαν να τις παρατηρήσουν.
«Το μοντέλο άρχισε να δείχνει αποτελέσματα σχεδόν αμέσως», είπε ο Kirkpatrick στο Phys.org. «Καθώς ο Paz το βελτίωνε, τα αποτελέσματα γίνονταν όλο και πιο συναρπαστικά».
Σύντομα, το σύστημα άρχισε να αναγνωρίζει αντικείμενα που τρεμοπαίζουν, παλμούν ή σβήνουν - χαρακτηριστικά γνωρίσματα κβάζαρ, διπλών αστέρων ακόμη και σουπερνόβα.
Για να αναλύσει αυτά τα πρότυπα, το μοντέλο του Paz χρησιμοποίησε μετασχηματισμούς Fourier και ανάλυση wavelet - δύο ισχυρά μαθηματικά εργαλεία για τη μελέτη σημάτων που αλλάζουν στον χρόνο. Αυτές οι τεχνικές αποκάλυψαν αχνές παραλλαγές στο υπέρυθρο φάσμα που η περιορισμένη δειγματοληψία του NEOWISE ίσως να μην είχε εντοπίσει.
Μερικές από τις μεταβλητές που ανακάλυψε ο Paz άλλαζαν τόσο αργά ή τόσο σύντομα που κανείς δεν τις είχε παρατηρήσει πριν. Αυτή η ανακάλυψη μπορεί να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για τη μελέτη σπάνιων μεταβαλλόμενων αντικειμένων και καταστροφικών μεταβλητών που δεν ακολουθούν σταθερούς κύκλους.
Με την πάροδο του χρόνου, ο Paz συνεργάστηκε με ερευνητές του Caltech, όπως οι Shoubaneh Hemmati, Daniel Masters, Ashish Mahabal και Matthew Graham. Μαζί, βελτίωσαν το σύστημα ώστε να επεξεργάζεται δεδομένα για ολόκληρο τον ουρανό, δημιουργώντας ένα κατάλογο με πάνω από 1,5 εκατομμύριο μεταβλητές πηγές φωτός, τώρα καταγεγραμμένες στο The Astronomical Journal.
Αυτός ο κατάλογος, που δόθηκε δημόσια το 2025, καθοδηγεί πλέον νέες παρατηρήσεις από το Vera Rubin Observatory και το JWST, αποκαλύπτοντας νέες πληροφορίες για την εξέλιξη των άστρων, μακρινούς γαλαξίες και διεργασίες υψηλής ενέργειας στο σύμπαν.
Από τους διαδρόμους του σχολείου στα εργαστήρια του Caltech
Ο Paz eνώ ολοκληρώνει ακόμη το λύκειο, εργάζεται ως αμειβόμενος βοηθός έρευνας στο IPAC του Caltech, βελτιώνοντας τη διαδικασία AI και καθοδηγώντας νέους μαθητές της Planet Finder Academy.
Το αξιοσημείωτο είναι ότι τα εργαλεία που χρησιμοποίησε - από τον αλγοριθμικό σχεδιασμό έως την υπολογιστική αστροφυσική - απαιτούν συνήθως δεξιότητες επιπέδου μεταπτυχιακού. Ωστόσο τα ανέπτυξε μέσα από την Elite Math Academy της Πασαντένα, ένα δημόσιο πρόγραμμα για μαθητές με υψηλές μαθηματικές ικανότητες.
Κοιτάζοντας μπροστά
O Paz ελπίζει να επεκτείνει το σύστημά του τεχνητής νοημοσύνης πέρα από την αστρονομία. Δεδομένου ότι μπορεί να αναλύει οποιοδήποτε είδος δεδομένων που αλλάζουν με τον χρόνο, θα μπορούσε να ωφελήσει και άλλους τομείς, όπως τα οικονομικά, την παρακολούθηση του περιβάλλοντος ή τη νευροεπιστήμη — όπου μικρές αλλαγές με την πάροδο του χρόνου συχνά αποκαλύπτουν σημαντικές ανακαλύψεις.
Η πορεία του αποδεικνύει ότι τα ίδια εργαλεία που οδηγούν σε ανακαλύψεις στο διάστημα μπορούν να αλλάξουν τον τρόπο που κατανοούμε τα πολύπλοκα συστήματα εδώ στη Γη - συνδυάζοντας περιέργεια, δημιουργικότητα και προγραμματισμό για να ανοίξουν το επόμενο πεδίο της επιστημονικής εξερεύνησης.
Με πληροφορίες από futura-sciences.com
