นักวิทยาศาสตร์กลุ่มหนึ่งอาจสะดุดกับวิธีใหม่ในการศึกษาจักรวาลวิทยา
นักจักรวาลวิทยามักจะกำหนดองค์ประกอบของเอกภพโดยการสังเกตส่วนต่างๆ ของเอกภพให้ได้มากที่สุด แต่นักวิจัยเหล่านี้พบว่าอัลกอริธึมการเรียนรู้ด้วยเครื่องสามารถตรวจสอบกาแลคซีแบบจำลองเดียวและทำนายองค์ประกอบโดยรวมของเอกภพดิจิทัลที่มันมีอยู่ได้ คล้ายกับการวิเคราะห์เม็ดทรายแบบสุ่มภายใต้กล้องจุลทรรศน์และกำหนดมวลของยูเรเซีย ดูเหมือนว่าเครื่องจักรได้ค้นพบรูปแบบที่ในอนาคตอาจทำให้นักดาราศาสตร์ทำการอนุมานขนาดใหญ่เกี่ยวกับเอกภพที่แท้จริงได้ง่ายๆ โดยการศึกษาองค์ประกอบเบื้องต้น
“นี่เป็นความคิดที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง แทนที่จะวัดกาแลคซีหลายล้านกาแล็กซี คุณสามารถวัดได้เพียงกาแล็กซีเดียว มันน่าแปลกใจที่มันได้ผล” ฟรานซิสโก วิลลาเอสคูซา-นาวาร์โร นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจากสถาบันแฟลตไอรอนในนิวยอร์กและผู้เขียนนำรายงานกล่าว
สิ่งนี้ไม่ควรเกิดขึ้น การค้นพบที่น่าทึ่งนี้เกิดขึ้นจากแบบฝึกหัดที่ Vilaescuza-Navarro ให้จูปิเตอร์ ดีน นักศึกษาจากมหาวิทยาลัยพรินซ์ตัน สร้างโครงข่ายประสาทเทียมที่สามารถประเมินคุณลักษณะของจักรวาลได้สองสามประการ เมื่อพิจารณาจากคุณสมบัติของกาแลคซี ความท้าทายเป็นเพียงการแนะนำ Dean ให้รู้จักกับการเรียนรู้ของเครื่อง จากนั้นพวกเขาสังเกตเห็นว่าคอมพิวเตอร์กำลังคำนวณความหนาแน่นรวมของสสาร "ฉันคิดว่านักเรียนทำผิด" Villaescuza-Navarro กล่าว "มันค่อนข้างยากสำหรับฉันที่จะเชื่อ พูดตามตรง"
นักวิจัยวิเคราะห์เอกภพดิจิทัล 2000 จักรวาลที่สร้างขึ้นโดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ Cosmology and Astrophysics with Machine Learning Modeling (CAMELS) เอกภพเหล่านี้มีองค์ประกอบหลากหลายตั้งแต่ 10% ถึง 50% สสาร ส่วนที่เหลือเป็นพลังงานมืด ซึ่งทำให้เอกภพขยายตัวเร็วขึ้นและเร็วขึ้น (เอกภพที่แท้จริงของเรามีสสารมืดประมาณหนึ่งในสามและพลังงานมืดสองในสาม) . เมื่อการจำลองดำเนินไป สสารมืดและสสารที่มองเห็นได้ก็รวมกันเป็นกาแลคซี การจำลองยังรวมถึงการรักษาอย่างคร่าว ๆ ของปรากฏการณ์ที่ซับซ้อน เช่น ซุปเปอร์โนวาและการดีดออกจากหลุมดำมวลมหาศาล
โครงข่ายประสาทเทียมของ Dean ศึกษากาแลคซีจำลองเกือบ 1 ล้านแห่งในจักรวาลดิจิทัลต่างๆ เหล่านี้ จากมุมมองที่เหมือนพระเจ้าของเขา เขารู้ขนาด องค์ประกอบ มวล และลักษณะอื่นๆ ของดาราจักรแต่ละแห่ง เขาพยายามเชื่อมโยงรายการตัวเลขนี้กับความหนาแน่นของสสารในเอกภพแม่
มันประสบความสำเร็จ เมื่อทดสอบกับกาแลคซีใหม่หลายพันแห่งจากจักรวาลหลายสิบแห่งที่ไม่เคยสำรวจมาก่อน เครือข่ายนิวรัลสามารถทำนายความหนาแน่นของสสารในจักรวาลด้วยความแม่นยำ 10% "ไม่สำคัญว่าคุณจะมองไปยังกาแลคซีใด ไม่มีใครคิดว่าสิ่งนี้จะเป็นไปได้" บียาเอสคูซา-นาวาร์โรกล่าว
ที่น่าสนใจเช่นกัน:
- Space Entertainment Enterprise จะเปิดตัวสตูดิโอภาพยนตร์อวกาศในปี 2024
- Amazon Alexa จะเป็นผู้ช่วยดิจิทัลของ NASA ในภารกิจอวกาศ Artemis I
ประสิทธิภาพของอัลกอริทึมทำให้นักวิจัยประหลาดใจเพราะกาแลคซีเป็นวัตถุที่วุ่นวายโดยเนื้อแท้ บางส่วนเกิดขึ้นพร้อมกันในขณะที่บางส่วนเติบโตโดยการกินเพื่อนบ้าน กาแล็กซียักษ์มีแนวโน้มที่จะคงสสารไว้ ในขณะที่ซุปเปอร์โนวาและหลุมดำในกาแลคซีแคระสามารถขับสสารส่วนใหญ่ที่มองเห็นได้ออกมา
การตีความอย่างหนึ่งคือ "จักรวาลและ/หรือกาแล็กซีนั้นเรียบง่ายกว่าที่เราจินตนาการไว้มาก" ทีมงานใช้เวลาหกเดือนในการพยายามทำความเข้าใจว่าโครงข่ายประสาทเทียมฉลาดได้อย่างไร พวกเขาตรวจสอบเพื่อให้แน่ใจว่าอัลกอริทึมไม่ได้พบเพียงวิธีที่จะรับความหนาแน่นจากรหัสจำลองแทนที่จะมาจากกาแลคซีเอง จากการทดลองหลายครั้ง นักวิจัยเข้าใจว่าอัลกอริทึมกำหนดความหนาแน่นของจักรวาลได้อย่างไร ด้วยการฝึกฝนเครือข่ายใหม่ซ้ำๆ ซ่อนคุณสมบัติต่างๆ ของดาราจักรอย่างเป็นระบบ พวกเขามุ่งความสนใจไปที่คุณลักษณะที่สำคัญที่สุด
โครงข่ายประสาทเทียมเผยให้เห็นความสัมพันธ์ที่แม่นยำและซับซ้อนมากขึ้นระหว่างคุณสมบัติของดาราจักรประมาณ 17 ประการและความหนาแน่นของสสาร การเชื่อมต่อนี้ยังคงอยู่แม้จะมีการรวมตัวของกาแลคซี การระเบิดของดาว และการปะทุของหลุมดำ
การศึกษาเสนอแนะว่าตามทฤษฎีแล้ว การศึกษาทางช้างเผือกอย่างครอบคลุมและบางทีอาจเป็นกาแลคซีใกล้เคียงอื่นๆ อีกสองสามแห่งอาจช่วยให้วัดสสารในเอกภพของเราได้อย่างแม่นยำมาก การทดลองดังกล่าว Villaescuz-Navarro กล่าวว่าสามารถให้เบาะแสเกี่ยวกับจำนวนอื่นๆ ของนัยสำคัญจักรวาล เช่น ผลรวมของมวลที่ไม่ทราบจำนวนของนิวตริโนสามชนิดในเอกภพ
นักวิจัย ดีใจที่เครือข่ายประสาทสามารถค้นหารูปแบบในกาแลคซียุ่งเหยิงของการจำลองสองแบบอิสระ การค้นพบทางดิจิทัลเพิ่มความเป็นไปได้ที่จักรวาลที่แท้จริงอาจมีความเชื่อมโยงที่คล้ายคลึงกันระหว่างจักรวาลที่ยิ่งใหญ่และขนาดเล็ก
นี่เป็นสิ่งที่ดีมาก สร้างการเชื่อมต่อระหว่างจักรวาลทั้งหมดและกาแลคซีเดียว
อ่าน:
- นักดาราศาสตร์ได้ค้นพบเนบิวลากาแลคซีประเภทใหม่
- นักวิทยาศาสตร์ยืนยันการรวมตัวของหลุมดำประหลาดเป็นครั้งแรก