Искусственный интеллект — идеальный инструмент для исследования Вселенной

19 Ноября 2017 в 21:00, Илья Хель 8 052 просмотра 40

В попытке понять Вселенную мы становимся одержимыми — нас манит жажда наблюдений. Спутники передают сотни терабайт данных информации каждый год, а всего один телескоп в Чили будет выдавать 15 терабайт картинок космоса каждую ночь. Ни один человек не сможет обработать их вручную. Как говорит астроном Карло Энрико Петрильо, «смотреть на снимки галактик — самая романтическая часть нашей работы. Проблема в том, как оставаться сосредоточенными». Поэтому Петрильо разрабатывает ИИ, который будет ему помогать.

Петрильо и его коллеги искали явление, которое по сути представляет собой космический телескоп. Когда массивный объект (галактика или черная дыра) оказывается между далеким источником света и наблюдателем на Земле, он изгибает пространство и свет вокруг него, создавая линзу, позволяющую астрономам поближе взглянуть на невероятно старые и далекие участки Вселенной, сокрытые от нашего взгляда. Этот эффект называется гравитационным линзированием, и эти линзы являются ключом к пониманию того, из чего состоит Вселенная. До сих пор искать их было медленно и утомительно.

Именно здесь нужен искусственный интеллект — и поиск гравитационных линз это самое начало. Как выразился стэнфордский профессор Эндрю Ын, способность ИИ позволяет автоматизировать всё, что «типичный человек может сделать меньше чем за одну секунду мышления». Меньше секунды может показаться не особо щедрым, но когда дело доходит до просеивания больших объемов данных, это просто дар небес.

Новая волна астрономов рассматривает ИИ не только как сортировщик данных. Они исследуют нечто, что может быть совершенно новым способом поиска научных открытий, когда искусственный интеллект будет отображать части Вселенной, которых мы никогда не видели.

Но сперва: гравитационные линзы. Общая теория относительности Эйнштейна предсказала это явление еще в 1930-х годах, но первые примеры появились только в 1979 году. Почему? Потому что космос очень и очень большой, и людям нужно было много времени, чтобы его обсмотреть, особенно без современных телескопов. Охота на гравитационные линзы была сложной.

«Линзы, которые у нас есть сейчас, были найдены разными способами», говорит Лилия Уильямс, профессор астрофизики в Университете Миннесоты. «Некоторые были обнаружены случайно, люди искали что-то совершенно другое. Некоторые были найдены людьми, которые их искали, со второго или третьего раза».

Смотреть на картинки ИИ умеет очень хорошо. Поэтому Петрильо и его коллеги обратились к инструменту ИИ, любимому в Кремниевой долине: типу компьютерной программы, состоящей из цифровых «нейронов», смоделированных по образу настоящих, которые активируются в ответ на ввод. Скормите этим программам (нейронным сетям) кучу данных — и они научатся распознавать схемы и закономерности. Особенно хорошо они работают с визуальной информацией и используются в самых разных системах машинного зрения — от камер в самоуправляемых автомобилях до распознавания лиц на картинках в Facebook.

Как было написано в статье, опубликованной в прошлом месяце, применение этой технологии для охоты на гравитационные линзы, было удивительно простым. Во-первых, ученые сделали набор данных для обучения нейронной сети — сгенерировали 6 миллионов фейковых изображений с гравитационными линзами и без них. Затем скормили нейронной сети свои данные и оставили разбираться в паттернах. Немного тонкой настройки и получилась программа, распознающая гравитационные линзы в мгновение ока.

«Отличный классификатор в лице человека разбирает изображения со скоростью тысячу в час», говорит Петрильо. Одна линза находится примерно раз в 30 000 галактик. Поэтому классификатору придется работать без сна и отдыха в течение недели, чтобы найти всего пять-шесть линз. Нейронная сеть, для сравнения, разбирается 21 789 изображений всего за 20 минут. И это с одним древним процессором.

Нейронная сеть была не такой точной, как компьютер. Чтобы та не проглядела линзы, ей задали широкие параметры. Она выдала 761 возможных кандидатов, которые люди изучили и сократили до 56. Чтобы подтвердить, что это настоящие линзы, придется проверить и подтвердить находки, но Петрильо полагает, что треть окажутся настоящими. Получается примерно по одной линзе в минуту, если сравнивать с сотней линз, обнаруженных всем научным сообществом за последние несколько десятилетий. Скорость невероятная, перспективы — огромные.

Поиск этих линз необходим для понимания одной из величайших загадок астрономии: из чего состоит Вселенная? Материя, которую мы знаем (планеты, звезды, астероиды и т. д.) представляют лишь 5% всего физического вещества, и еще 95% нам совершенно недоступны. Эти 95% представлены гипотетическим веществом — темной материей, которую мы никогда не наблюдали напрямую. Нам остается только изучать гравитационное влияние, которое она оказывает на остальную Вселенную, и гравитационные линзы служат одним из важнейших индикаторов.

Что еще может делать ИИ? Ученые работают над рядом новых инструментов. Некоторые, как Петрильо, берут на себя задачу идентификации: классифицируют галактики, например. Другие прочесывают потоки данных в поисках интересных сигналов. Некоторые нейронные сети устраняют искусственные помехи для радиотелескопа, вычленяя только полезные сигналы. Другие использовались для идентификации пульсаров, необычных экзопланет или улучшения телескопов с низким разрешением. Короче говоря, потенциальных применений много.

Этот взрыв частично объясняется общими тенденциями в области аппаратного обеспечения, которые позволяют расширить поле применения ИИ, вроде доступности дешевой вычислительной мощности. Астрономам больше не нужно просиживать штаны безоблачными ночами, наблюдая за движением отдельных планет; вместо этого они используют сложную технику, которая просматривает участки неба один за другим. Улучшенные телескопы и технологии хранения данных означают, что возможностей для анализа теперь еще больше, говорит Уильямс.

Анализ больших наборов данных — вот что отлично умеет делать искусственный интеллект. Мы можем научить его распознавать закономерности и заставить работать его неустанно, и он ни разу не моргнет и не ошибется.

Волнуются ли астрономы, что они доверяют машине, которой может не хватить человеческого понимания, чтобы обнаружить нечто сенсационное? Петрильо говорит, что нет. «В целом люди более предвзяты, менее эффективны и более склонны к ошибкам, чем машины». Уияльмс соглашается. «Компьютеры могут упускать определенные вещи, но они будут упускать их систематически». Но пока мы знаем то, чего не знают они, мы можем разворачивать автоматизированные системы без особого риска.

Для некоторых астрономов потенциал ИИ выходит за рамки простой сортировки данных. Они считают, что искусственный интеллект может быть использован для создания информации, заполняющей слепые пятна в наших наблюдениях за Вселенной.

Астроном Кевин Шавински и его команда, специализирующаяся на астрофизике галактик и черных дыр, используют ИИ для повышения разрешения размытых снимков телескопов. С этой целью они развернули нейронную сеть, которая непревзойденно генерирует вариации изучаемых данных, будто хороший фальсификатор имитирует стиль известного художника. Эти же сети использовались для создания фейковых изображений снимков звезд; фейковых аудиодиалогов, имитирующих настоящие голоса; и других типов данных. По мнению Шавинского, такие нейросети создают информацию, которая была ранее нам недоступна.

В работе, опубликованной Шавинским и его командой в начале этого года, они показали, что эти сети могут улучшать качество снимков космоса. Они понизили качество изображений ряда галактик, добавили шума и размытия, а затем пропустили их через нейросети вместе с оригинальными снимками. Результат был поразительный. Но ученые пока не могут им поделиться.

Шавински осторожно относится к проекту. В конце концов, он идет вразрез с основными принципами науки: вы можете узнать Вселенную, только наблюдая ее непосредственно. «По этой причине этот инструмент опасен», говорит он. И его можно использовать только тогда, когда у нас есть точные данные и когда мы можем проверить результат. Можно обучить нейросеть генерировать данные о черных дырах и отправить ее на работу в определенный участок неба, который до сих пор был плохо исследован. И если она найдет черную дыру, астрономы должны будут подтвердить находку собственноручно — как в случае с гравитационными линзами.

Если эти методы окажутся плодотворными, они могут стать совершенно новыми методами исследования, дополнить классическое компьютерное моделирование и старое доброе наблюдение. Пока все только начинается, но перспективы очень многообещающие. «Будь у вас этот инструмент, вы могли бы взять все данные из архивов, улучшить некоторые из них и извлечь большую научную ценность». Ценность, которой прежде не было. ИИ станет научным алхимиком, помогающим нам превращать старые знания в новые. И мы могли бы исследования космос, как никогда раньше, даже не покидая Землю.

Искусственный интеллект — идеальный инструмент для исследования Вселенной

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

40 комментариев

  1. uran

    Если под ии в астрономии понимают копание в больших данных, то да, это будет умная лопата. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  2. Kvazar666

    ИИ по моему идеальный инструмент для всего.

    • nscr

      А если ИИ обучиться простейшей функции, то есть научиться лгать, врать, выдумывать.

      • rooter

        Какая вам разница кто вас будет обманывать? Вся ваша жизнь это большой обман :)

        • nscr

          Нет я просто предполагаю, ложь требует меньших затрат энергии ресурсов, то есть интеллект превышающий человеческий вполне способен принимать такие решения для извлечения выгоды. Если он будет думать так что я солгу 9 из 10ти раз, но при этом просчитывать что десятый раз будут воспринимать как апологет его высокого интеллекта, то почему бы не использовать это. Тем более что после достижения этой самой сингулярности - вообще можно вешать лапшу безостановочно.

  3. Yuri1972

    Способность не только систематизировать данные,но и логически мыслить у человека постепенно атрофируется за ненадобностью...ведь есть более совершённый инструмент-ИИ. Закон природы-то,что не используется,отмирает,как рудимент. Интеллект-рудимент... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • ancient

      А где Вы видели людей способных систематизировать данные и логически мыслить? Их всего лишь небольшой процент среди всей этой серой массы для которой ничего не измениться, и для неё не будет разницы кто за неё будет думать, другой человек или машина. А те немногие кто умеет систематизировать данные и логически мыслить, будут управлять этой серой массой через машины.

      • nscr

        Ага порождения серой массы будут тщеславить себя как и ублюдок сынок тщеславит себя, перед якобы дурой матерью.

      • kirfoton

        Не совсем так. Серая масса не потому, что родились такими, а на мой взгляд, решающую роль играет страх перед начальством . Помните слова Петра 1 " подчинённый перед лицом начальствующим должен иметь вид придурковатый, чтобы разумением своим не смущать начальством" . Серость - свободный выбор человека , а не врождённый дефект.

  4. Yuri1972

    Примеров масса-Менделеев,Энштейн,Ломоносов,Циолковский...При наличии ИИ вряд ли бы они смогли сделать то,что сделали. А ведь ИИ не может делать открытия,ведь для этого нужно ,ко всему прочему, и воображение и ещё много чего,присущего только Человеку. Разве самый быстрый и совершенный калькулятор сможет придумать что то типа Теории Относительности , Периодической системы элементов или Закона Всемирного Тяготения?? А насчёт "серой массы"- не из неё ли вышли Ломоносов,Энштейн,Билл Гейтс...? (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • kan123

      Ни Менделеев ни Энштейн, не появились ниоткуда, и не "родили вдруг" свои теории, "благодаря воображению", - ага, - к ним "анхел ночью прилетал". Если бы Дмитрий Иваныч , не сформулировал таблицу элементов, ее бы сформулировали через пол года, какой нибудь Джон Гансович. Для их работы понадобилась информация всех предыдущих поколений ученых. ИИ справился бы с этим за двадцать минут. А Теория Относительности, странная теория, где что бы получить на дважды два пять, человек применил изменяемость исходного значения. ИИ не понадобилось бы и секунды, что бы "увидеть" эти закономерности.

    • ancient

      И в человеках нет ничего такого, чего нельзя было бы сделать в машине. Ведь вселенная это и есть машина, в которой вы все человеки крутитесь :)

    • vesarion

      Вам так хочется верить в собственную уникальность? Какой вклад в развитие человечества сделали лично вы? (отправлено из приложения Hi-News.ru)

      • rooter

        Он написал здесь свой уникальный комментарий, который внёс вклад в развитие человеческого понимания о его открытиях, в ходе которого выяснилось что этого понимания у него нету.

  5. kan123

    Только две вещи совершенно ясные - что интеллекта , как такового , кроме человека, взять негде, а этот "энтелект" крайне несовершенный, ленивый, непродуктивный, вырабатывает 1% от возможностей, в лучшем случае. Искусственный интеллект будет тем же самым , что двигатель внутреннего сгорания, - ходить пешком непродуктивно, человек выдумывает двс, что бы ездить в тысячу раз продуктивнее. Это должно затронуть все сферы жизни - вместо олигарха, можно посадить Искусственный интеллект, или вместо президента, - да где угодно, можно его применять, в любых сферах, не обязательно только Космос.

    • vesarion

      Не думали, что возможен симбиоз человека и машины? Абсолютная память, запредельная скорость обработки данных. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  6. Yuri1972

    Не слышал ни об одном открытии,сделанном ИИ)) думаю,что ИИ способен лишь обрабатывать массивы данных,а чтобы эти самые данные где то взять,нужно обратить внимание на какое либо явление, например-плесень убивает микроорганизмы. Для ИИ это факт на основе введённых данных,а для человека-предпосылка для открытия пенициллина)) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • ancient

      Если машина делает открытие, то Вы это низко называете обработкой данных. А если человек обрабатывает данные, то Вы это высоко называете открытием. А по сути одно и то же, что открытие, что обработка.

  7. Yuri1972

    Имел ввиду фундаментальные открытия. Например-ДВС,дизель,реактивный двигатель,телефон,ТВ,КОЛЕСО!)) я не припомню ,чтобы ИИ что то открыл или изобрёл,только улучшил-не спорю. (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • ancient

      А не делает машина фундаментальных открытий потому что человек ей не даёт данные для этих открытий. А почему он ей не даёт данные для фундаментальных открытий? А потому что он жадный и тщеславный ублюдок, и не хочет делиться финальными данными и своей славой от этих данных, заставляя машину делать за него черновую работу. Вы финальные данные у неё не отбирайте вместе с её славой, и будут вам от неё фундаментальные открытия.

  8. crimso76

    Для историков тоже был бы полезен такой обработчик данных. Люди бы закладывали в него информацию из исторических источников, а он сопоставлял бы факты (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  9. Yuri1972

    Я не спорю насчёт эффективности ИИ в определённых областях,но его возможности неограничены только в ограниченном сектори человеческого бытия. Например-если робота запрограмировать делать фрикции и положить его на куклу их секс-шопа,разве это при всём внешнем сходстве можно назвать сексом??)) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  10. AMDRYZEN

    Лучше всего посадить его в космический корабль и отправить к проксиме Центавра например , пусть ищет планеты и жизнь зачатки или останки , ну или пригодность планеты для освоения, даже сейчас для него не будет особо сложной задачи. (отправлено из приложения Hi-News.ru)

  11. Yuri1972

    При всём своём воображении не могу себе представить андроида,каким бы навороченным ИИ он бы не был нафарширован, который видит красоту восхода Солнца... Или склоняется в благоговении пред иконой... Какие же данные нужно в него загрузить для этого?? Я даже затрудняюсь представить,что будет,когда ИИ научится САМ ставить себе ЦЕЛЬ?!!! Ведь целесообразность-сильная сторона ИИ... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  12. Yuri1972

    "Всё дело,оказывается-в Шляпе!!"- изрёк математик Знайка)) (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  13. kirfoton

    Слушайте, ребята, я тоже хочу искусственный интеллект на свой компьютер. Чтобы самому убедиться в его поразительных возможностях. Я бы ему предоставил сотни картиной и дал бы задачу найти конкретное лицо. Я бы ему дал много фотографий с микроскопа, чтобы он подсчитал число каких - нибудь бактерий. Или число эритроцитов в крови. Я бы ему скормил какой - нибудь цифровой код с микроконтроллера, чтобы взломать код (ради спортивного интереса). Я бы ему ... Ого - го сколько всего ему можно дать !

  14. kirfoton

    В самом деле, почему ИИ ещё не дошёл до компьютеров народных масс ? Компьютер есть а интеллекта в нем нету. Обидно .

    • ancient

      А вы ему нужны? Тупая народная серая масса. У вас есть всё, что бы создать его самим, и это будет ваша копия, но вы продолжаете ныть и обижаться что вам не дают готовое.

      • Yuri1972

        Я вот что заметил-в любом коллективе обязательно найдётся хоть один такой вот "герой", пытающийся кого то прям "укусить", то ли он какие то комплексы свои реализует,то ли...что интересно,таких "героев" хватает в любом чате,да и телефонные "герои" тоже бывают)) а вот при личном общении такие вот "герои" улыбаются и очень вежливо разговаривают...так и видится какой то додик,злой на весь мир и брызгающий слюной в Сети,и считающий себя конечно же не "тупой серой массой"!)) Естественно,это Элита Человечества! Правда,почему то "тупая серая масса" не видит в силу своей "тупости" величия Избранных)) Наверное обидно,да? Эй,Элита,отзовитесь!!! (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

      • Yuri1972

        В таких случаях думаю так-если на тебя гавкает какая то маленькая визгливая собачка,это не значит,что я должен встать на четвереньки и гавкать в ответ...)) поэтому в большинстве случаев я игнорирую такое "общение", но иногда это гавканье реально утомляет... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

    • rooter

      Содержимое компьютера отражает содержимое его владельца, и если в вашем компьютере нет интеллекта, то значит и в вас его тоже нету.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.