加州大學(xué)圣克魯茲分校的研究人員開(kāi)發(fā)了 Morpheus，這是一種能夠分析天文圖像數(shù)據(jù)中像素的計(jì)算機(jī)程序。然后，它可以識(shí)別和分類存在于來(lái)自天文學(xué)調(diào)查的大型數(shù)據(jù)集中的所有星系和恒星。

什么是墨菲斯 Morpheus 是一個(gè)深度學(xué)習(xí)框架，由各種不同的人工智能 (AI) 技術(shù)組成。人工智能技術(shù)專注于某些應(yīng)用，如圖像和語(yǔ)音識(shí)別。

Brant Robertson 是天文學(xué)和天體物理學(xué)教授。他負(fù)責(zé)加州大學(xué)圣克魯茲分校的計(jì)算天體物理學(xué)研究小組。根據(jù)羅伯遜的說(shuō)法，某些傳統(tǒng)上由天文學(xué)家完成的任務(wù)需要自動(dòng)化。這是因?yàn)樘煳膶W(xué)數(shù)據(jù)集的規(guī)模在不斷增加。

“有些事情我們?nèi)祟惛咀霾坏剑晕覀儽仨毾朕k法使用計(jì)算機(jī)來(lái)處理未來(lái)幾年將來(lái)自大型天文調(diào)查項(xiàng)目的大量數(shù)據(jù)，”他說(shuō)。

Ryan Hausen 是 UCSC 巴斯金工程學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)研究生。在過(guò)去的兩年里，他與安德森在 Morpheus 上進(jìn)行了合作。

他們的研究結(jié)果于 5 月 12 日發(fā)表在《天體物理學(xué)雜志增刊》系列中。Morpheus 代碼也將向公眾發(fā)布，并將進(jìn)行在線演示。

星系的形態(tài)天文學(xué)家能夠通過(guò)觀察星系的形態(tài)來(lái)了解星系是如何隨著時(shí)間的推移形成和演化的。

將進(jìn)行一些大規(guī)模的調(diào)查，這些調(diào)查將產(chǎn)生大量可用的圖像數(shù)據(jù)。其中一項(xiàng)調(diào)查是時(shí)空遺產(chǎn)調(diào)查(LSST)，它將在智利的維拉魯賓天文臺(tái)進(jìn)行。

羅伯遜一直在積極研究如何利用這些數(shù)據(jù)更好地了解星系的形成和演化。

進(jìn)行 LSST 時(shí)，每晚將使用 32 億像素的攝像頭拍攝 800 多張全景圖像。每周兩次，LSST 還將記錄整個(gè)可見(jiàn)天空。

“想象一下，如果你去找天文學(xué)家，讓他們對(duì)數(shù)十億個(gè)物體進(jìn)行分類——他們?cè)趺纯赡茏龅竭@一點(diǎn)?現(xiàn)在我們將能夠自動(dòng)對(duì)這些物體進(jìn)行分類，并使用這些信息來(lái)了解星系演化，”羅伯遜說(shuō)。

星系深度學(xué)習(xí)技術(shù)一些天文學(xué)家已經(jīng)使用深度學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)星系進(jìn)行分類，但它通常需要調(diào)整現(xiàn)有的圖像識(shí)別算法。傳統(tǒng)上，這些算法是饋送精選的星系圖像。

Morpheus 是專門為天文圖像數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的。它使用天文學(xué)家使用的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字格式的原始圖像數(shù)據(jù)。

根據(jù) Robertson 的說(shuō)法，Morpheus 的主要觀點(diǎn)之一是像素級(jí)分類。

“對(duì)于其他模型，你必須知道那里有什么東西，然后為模型提供圖像，它會(huì)立即對(duì)整個(gè)星系進(jìn)行分類，”他說(shuō)。“Morpheus 會(huì)為你發(fā)現(xiàn)星系，并逐個(gè)像素地進(jìn)行處理，因此它可以處理非常復(fù)雜的圖像，其中你可能在磁盤(pán)旁邊有一個(gè)球體。對(duì)于具有中央凸起的圓盤(pán)，它將凸起單獨(dú)分類。所以它非常強(qiáng)大。”

研究人員利用 2015 年研究的信息來(lái)訓(xùn)練深度學(xué)習(xí)算法。該研究收集了數(shù)據(jù)，并對(duì)來(lái)自 CANDELS 調(diào)查的哈勃太空望遠(yuǎn)鏡圖像中的大約 10,000 個(gè)星系進(jìn)行了分類。然后將 Morpheus 應(yīng)用于來(lái)自哈勃遺產(chǎn)場(chǎng)的圖像數(shù)據(jù)。

在處理完天空一部分的圖像后，Morpheus 會(huì)生成同一區(qū)域的一組新圖像，并根據(jù)其形態(tài)對(duì)所有物體進(jìn)行顏色編碼。天文物體與背景分離，它可以識(shí)別恒星和不同類型的星系。該程序在 USCS 的 lux 超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，??可以快速生成對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集的逐像素分析。

“Morpheus 以目前不存在的粒度級(jí)別提供天文物體的檢測(cè)和形態(tài)分類，”豪森說(shuō)。

研究人員完成的工作得到了 NASA 和國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持。