Μαθητής λυκείου στις ΗΠΑ εντόπισε 1,5 εκατ. άγνωστα διαστημικά αντικείμενα με τεχνητή νοημοσύνη

Ένας μαθητής λυκείου από τις Ηνωμένες Πολιτείες κατάφερε να ανακαλύψει περίπου 1,5 εκατομμύριο άγνωστα έως σήμερα κοσμικά αντικείμενα, αξιοποιώντας τεχνητή νοημοσύνη και δεδομένα από διαστημικό τηλεσκόπιο της NASA. Ο Ματέο (Μάθιου) Παζ - σήμερα 18 ετών - ανέπτυξε έναν νέο αλγόριθμο AI στο πλαίσιο ερευνητικού προγράμματος της Planet Finder Academy, μιας δράσης εξωστρέφειας που προσφέρει το California Institute of Technology (Caltech).

Η επιστημονική εργασία του Παζ δημοσιεύθηκε στο «The Astronomical Journal» και περιγράφει αναλυτικά τον αλγόριθμο, ο οποίος μπορεί να αξιοποιηθεί και από άλλους ερευνητές. Το ενδιαφέρον του για την αστρονομία ξεκίνησε ήδη από τα πρώτα σχολικά του χρόνια, έπειτα από δημόσιες διαλέξεις παρατήρησης του νυχτερινού ουρανού στις οποίες τον συνόδευε η μητέρα του στο Caltech.

Από τις σπουδές στην επιστημονική δημοσίευση

Το καλοκαίρι του 2022, ο Παζ εντάχθηκε στην Planet Finder Academy υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Αστρονομίας, Άντριου Χάουαρντ, όπου σπούδασε παράλληλα αστρονομία και επιστήμη υπολογιστών. Κατά τη διάρκεια του προγράμματος, μέντοράς του ήταν ο ανώτερος επιστήμονας του Κέντρου Επεξεργασίας και Ανάλυσης Υπέρυθρων Δεδομένων του Caltech, Ντέιβι Κερκπάτρικ.

Η καθοδήγηση του Κερκπάτρικ αποδείχθηκε καθοριστική, καθώς ενθάρρυνε τον μαθητή να αναλάβει ένα ιδιαίτερα φιλόδοξο ερευνητικό εγχείρημα, το οποίο κατέληξε σε δημοσίευση σε διεθνές επιστημονικό περιοδικό. Ο ίδιος ο Κερκπάτρικ, μεγαλωμένος σε αγροτική περιοχή του Τενεσί, έχει αναφέρει ότι οδηγήθηκε στην αστρονομία χάρη στην ενθάρρυνση ενός καθηγητή φυσικών επιστημών στο λύκειο, εμπειρία που τον ώθησε να προσφέρει με τη σειρά του αντίστοιχη καθοδήγηση σε νέους ερευνητές.

Αξιοποίηση δεδομένων από το τηλεσκόπιο NEOWISE

Ο Κερκπάτρικ είδε παράλληλα την ευκαιρία να αξιοποιηθούν βαθύτερα τα δεδομένα του NEOWISE, του υπέρυθρου τηλεσκοπίου της NASA που έχει πλέον αποσυρθεί και για πάνω από μία δεκαετία κατέγραφε τον ουρανό, αναζητώντας αστεροειδείς και άλλα αντικείμενα κοντά στη Γη.

Πέρα από την παρακολούθηση αστεροειδών, το NEOWISE κατέγραφε και θερμικά σήματα από μακρινά κοσμικά σώματα που παρουσίαζαν μεταβολές στη φωτεινότητά τους — φαινόμενα γνωστά ως μεταβλητά αντικείμενα, όπως κβάζαρ (μακρινοί γαλαξιακοί πυρήνες), εκρήξεις άστρων και δυαδικά συστήματα με εκλείψεις, έχοντας συγκεντρώσει σχεδόν 200 δισεκατομμύρια μεμονωμένες παρατηρήσεις. Ένα μεγάλο μέρος αυτών των δεδομένων παρέμενε αναξιοποίητο, αν και η συστηματική καταγραφή τους θα μπορούσε να φωτίσει τον τρόπο με τον οποίο τέτοια φαινόμενα εξελίσσονται με την πάροδο του χρόνου.

Μοντέλο ΑΙ εντόπισε ανεπαίσθητες μεταβολές

Με τη συμμετοχή του Παζ, η ερευνητική προσέγγιση άλλαξε ριζικά. Αντί της χειροκίνητης ανάλυσης, ο μαθητής εφάρμοσε τις γνώσεις του στην τεχνητή νοημοσύνη, τις οποίες είχε αποκτήσει μέσα από ένα προαιρετικό πρόγραμμα που συνδύαζε προγραμματισμό, θεωρητική επιστήμη υπολογιστών και μαθηματικά. Εκπαιδευμένος στη Μαθηματική Ακαδημία της σχολικής περιφέρειας της Πασαντίνα, διέθετε το υπόβαθρο για να μετατρέψει τον τεράστιο όγκο δεδομένων του NEOWISE σε πεδίο εκπαίδευσης μηχανικής μάθησης.

Μέσα σε έξι εβδομάδες, ο Παζ ανέπτυξε ένα πρώτο μοντέλο μηχανικής μάθησης ικανό να αναλύει το σύνολο των δεδομένων και να επισημαίνει πιθανά μεταβλητά αντικείμενα, συμβουλευόμενος τον Κερκπάτρικ για ζητήματα αστρονομίας και αστροφυσικής.

Την επόμενη χρονιά, οι δύο ερευνητές συνέχισαν τη συνεργασία τους, με τον Παζ να αναλαμβάνει πλέον και ρόλο μέντορα για άλλους μαθητές λυκείου. Το αναβαθμισμένο μοντέλο επεξεργάστηκε τα ακατέργαστα δεδομένα του NEOWISE, εντόπισε ανεπαίσθητες μεταβολές στις υπέρυθρες μετρήσεις και κατέγραψε περίπου 1,5 εκατομμύριο πιθανά νέα κοσμικά αντικείμενα.

Εφαρμογές και πέρα από την αστρονομία

Σύμφωνα με τον Παζ, το μοντέλο που ανέπτυξε μπορεί να εφαρμοστεί σε μελέτες χρονικών δεδομένων όχι μόνο στην αστρονομία αλλά και σε άλλους τομείς. Όπως σημείωσε, θα μπορούσε να έχει εφαρμογές ακόμη και στην ανάλυση χρηματιστηριακών γραφημάτων ή στη μελέτη ατμοσφαιρικών φαινομένων, όπως η ρύπανση, όπου οι περιοδικοί κύκλοι ημέρας-νύχτας και οι εποχικές μεταβολές παίζουν καθοριστικό ρόλο. Ο ίδιος εργάζεται πλέον στο Caltech.