Un team di ricercatori ha escogitato un modo per ridurre il lavoro dell’uomo perfino nell’osservazione di galassie lontane. Nell’era della digitalizzazione possiamo affermare con certezza che le macchine stanno sostituendo l’uomo anche in quella che un tempo era considerato un sapere affascinante e ricco di scoperte su cui fantasticare: l’osservazione del cielo.

L’intelligenza artificiale che osserva lo spazio: lo studio

Come tutti sanno, in astronomia e in astrofisica è di fondamentale importanza teorica e sperimentale, l’osservazione del cielo e di tutto ciò che ci circonda. Il team di ricercatori che ha pubblicato lo studio su Mnras, è composto da un gruppo internazionale tra cui troviamo anche qualche italiano come Crescenzo Tortora dell’Inaf. Nella pubblicazione sono spiegate le tappe di questo studio, in particolare come una rete neurale convoluzionale, ispirata alla struttura delle rete neurale di alcuni animali, e largamente usata da motle aziende, abbia imparato e sia stata ‘addestrata’ nell’individuare quelle che sono chiamate le lenti gravitazionali.

La rete neurale convoluzionale

Ma qual è il vantaggio di avere una rete di neuroni che sostituisca l’osservazione fatta da moltissimi occhi umani? Bisogna considerare che per individuare questi ‘oggetti spaziali’ è necessaria la visione di migliaia di galassie e miliardi di oggetti nello spazio ad occhio nudo servendosi di diversi strumenti. Per questo motivo un’ia faciliterebbe il lavoro rendendolo più veloce, e minimizzando l’intervento umano come spesso accade nel mondo tecnologico.

Esempio di come una rete neurale vede e riconosce il cielo. In questo esperimento la rete aveva l’obbiettivo di riconoscere e descrivere la foto con oggetti di tutti i giorni, da lei conosciuti. Può considerarsi come una sorta di sogno della rete neurale. (www.wired.it).

Nel campo del machine learning, nonché dell’apprendimento automatico, una rete neurale è un algoritmo che mano mano impara a migliorare progressivamente le sue prestazioni. Quella della rete neurale, è un metodo ispirato alla riproduzione artificiale della struttura neurale biologica. Il tipo di rete utilizzato nella ricerca delle lenti gravitazionali, è una rete neurale convoluzionale in cui la connettività tra i neuroni artificiali è ispirata dall’organizzazione della corteccia visiva animale. In questo tipo di osservazioni spaziali è la prima volta che viene utilizzato un algoritmo del genere, per questo rappresenta una rampa di lancio per le future scoperte del campo.
L’algoritmo intelligente è stato quindi addestrato nell’individuare delle lenti tra tutti i corpi osservati nello spazio:

Per la prima volta questo tipo di rete neurale viene utilizzata per scovare le lenti gravitazionali. Abbiamo creato dei campioni di lenti gravitazionali simulate, “insegnando” alla rete neurale cosa fosse una lente gravitazionale e cosa non lo fosse. Dopo questo processo di insegnamento, si dice che la rete è “addestrata”, ed è stata quindi applicata ad immagini reali di galassie. Abbiamo aperto una nuova strada nel campo e altri gruppi, utilizzando tecniche simili, hanno prodotto lavori nuovi ed indipendenti a riguardo“.

E’ così che viene spiegato dal primo autore dello studio, Carlo Enrico Petrillo, dottorando all’Università di Groningen.

Lenti gravitazionali: cosa sono?

Proprio come una lente vera e propria, quella gravitazionale è di fondamentale importanza nel momento in cui si voglia osservare molto lontano nell’universo. Essa permette quindi di individuare oggetti che non emettono luce o che per qualche motivo sono di difficile individuazione. Una lente gravitazionale è formata grazie alla materia presente nello spazio, come ad esempio una stella, un buco nero o una galassia. Infatti dalla relatività generale di Einstein risulta che oggetti del genere riescano a curvare lo spazio tempo, e quindi la luce e la radiazione elettromagnetica che passa nella regione in cui lo spazio tempo è distorto, è costretta a seguire tale distorsione. Questo porta ad una visione modificata degli oggetti osservati, proprio come accade per una lente vera e propria. Talvolta la distorsione è tale da far apparire gli oggetti spostati rispetto alla loro posizione reale. Per capire meglio il concetto si pensi a ciò che accade se si osserva la fiamma di una candela attraverso il fondo di un calice di cristallo: ciò che si sta osservando è una sorta di analogo di lente gravitazionale. In particolare questo è il caso più estremo di lente gravitazionale in cui gli oggetti e la lente, sono sovrapposti. Quello che si osserva in questo caso è chiamato anello di Einstein.

Schematizzazione del funzionamento di una lente gravitazionale per individuare oggetti molto lontani. Nell’immagine è in evidenza la distorsione dei raggi dell’immagine della galassia osservata (www.spacetelescope.org).

Esistono anche delle microlenti, ovvero quando la massa dell’oggetto che funge da lente è un corpo di massa più piccola di quella di una stella o delle galassie. Un esempio possono essere i pianeti gassosi. Tali oggetti producono solo una variazione della luminosità apparente di un corpo celeste nello sfondo, tuttavia questo permette comunque di rilevare la presenza di corpi celesti anche di piccole dimensioni che non emettono luce.

Fedele Delvecchio

CONDIVIDI
Articolo precedenteLa filosofia oggi? Parliamo con Socrate
Prossimo articoloPanta Rei: se tutto scorre, cosa ci resta?

LASCIA UN COMMENTO

Please enter your comment!
Please enter your name here

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.