ภาพประกอบของศิลปินเกี่ยวกับหลุมดำสองหลุมที่รวมตัวกันสร้างคลื่นความโน้มถ่วงในกาลอวกาศ
(ภาพ: © NASA)
โปรแกรมซอฟต์แวร์ใหม่ที่ใช้ปัญญาประดิษฐ์สามารถช่วยตรวจจับและวิเคราะห์คลื่นความโน้มถ่วงได้อย่างรวดเร็ว - ระลอกคลื่นในอวกาศของเวลา - จากเหตุการณ์ความหายนะเช่นการชนกันระหว่างหลุมดำการศึกษาใหม่
เทคนิคใหม่ที่เรียกว่าการกรองแบบลึกสามารถช่วยให้นักวิจัยเห็นเหตุการณ์ที่เกิดความหายนะซึ่งซอฟต์แวร์ปัจจุบันอาจตรวจไม่พบเช่นการควบรวมของไททานิคในใจกลางกาแลคซีตามที่ผู้เขียนรายงานใหม่อธิบายงาน
คลื่นความโน้มถ่วงเป็นระลอกคลื่นในโครงสร้างของอวกาศและเวลา พวกมันจะถูกสร้างขึ้นเมื่อวัตถุใด ๆ ที่มีการเคลื่อนไหวจำนวนมากและพวกมันเคลื่อนที่ด้วยความเร็วของแสงการยืดและการบีบเวลาว่างไปพร้อมกัน
คลื่นความโน้มถ่วงนั้นตรวจจับได้ยากเป็นพิเศษและคลื่นที่นักวิทยาศาสตร์สามารถตรวจจับได้นั้นมาจากวัตถุที่มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษ แม้ว่าการมีอยู่ของคลื่นความโน้มถ่วงนั้นได้ถูกทำนายไว้เป็นครั้งแรกโดย Albert Einstein ในปี 1916 แต่ก็ใช้เวลากว่าหนึ่งศตวรรษสำหรับนักวิทยาศาสตร์ในการตรวจสอบหลักฐานโดยตรงครั้งแรกของคลื่นความโน้มถ่วงโดยใช้ Laser Interferometer Gravitational-Observatory หลุมดำสองหลุมที่พุ่งชนกัน
การค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงทำให้นักวิทยาศาสตร์สามคนได้รับรางวัลโนเบลปี 2017 ในสาขาฟิสิกส์ในเดือนตุลาคม 2017 ตั้งแต่นั้นมานักวิจัยยังตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากดาวฤกษ์คู่ที่ชนกันที่เรียกว่าดาวนิวตรอนซึ่งการค้นพบนี้อาจช่วยไขปริศนา การสร้างองค์ประกอบที่หนักหน่วงของจักรวาลบางอย่าง
อย่างไรก็ตามซอฟต์แวร์ที่วิเคราะห์สัญญาณว่าการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงสามารถใช้เวลาหลายวันเพื่อ จำกัด ประเภทของเหตุการณ์ที่อาจสร้างคลื่นความโน้มถ่วงเหล่านั้น Eliu Huerta ผู้ร่วมวิจัยบอก Space.com ในการสัมภาษณ์
นอกจากนี้ซอฟแวร์นี้มีความเชี่ยวชาญในการตรวจจับการรวมตัวระหว่างวัตถุที่อยู่ในวงโคจรรอบวงกลมที่มีอีกวงหนึ่งและค่อนข้างโดดเดี่ยวจากสภาพแวดล้อมของพวกเขาตามที่ระบุไว้โดย Huerta นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ทฤษฎีที่มหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ที่ศูนย์แห่งชาติ ซอฟต์แวร์น่าจะล้มเหลวในการตรวจจับคลื่นความโน้มถ่วงจากวัตถุในพื้นที่ที่ดาวฤกษ์รวมตัวกันหนาแน่นเช่นนิวเคลียสของกาแลคซีซึ่งการดึงความโน้มถ่วงของดาวใกล้เคียงสามารถบิดเบือนวงโคจรจากวงกลมเป็นวงรีถึงรูปร่างประหลาดมากขึ้น กล่าวว่า.
ขณะนี้ผู้เขียนศึกษาแนะนำว่าซอฟต์แวร์ปัญญาประดิษฐ์สามารถช่วยในการวิเคราะห์คลื่นความโน้มถ่วงได้อย่างรวดเร็วรวมทั้ง "[เปิดใช้งาน] การตรวจจับคลาสใหม่ของแหล่งกำเนิดคลื่นความโน้มถ่วงที่อาจไม่มีใครสังเกตด้วยอัลกอริธึมการตรวจจับที่มีอยู่เดิม" Huerta บอก Space.com
ซอฟต์แวร์ AI ใหม่เกี่ยวข้องกับเครือข่ายประสาทเทียมซึ่งส่วนประกอบเทียมเรียกว่า "เซลล์ประสาท" ถูกป้อนข้อมูลและให้ความร่วมมือในการแก้ปัญหาเช่นการจดจำรูปภาพ จากนั้นเครือข่ายประสาทจะปรับการเชื่อมต่อระหว่างเซลล์ประสาทของมันซ้ำ ๆ และดูว่ารูปแบบการเชื่อมต่อใหม่เหล่านี้ดีกว่าในการแก้ปัญหาหรือไม่ เมื่อเวลาผ่านไปกระบวนการพิจารณาคดีและข้อผิดพลาดนี้แสดงให้เห็นว่ารูปแบบใดที่ดีที่สุดในโซลูชันคอมพิวเตอร์เลียนแบบกระบวนการเรียนรู้ในสมองของมนุษย์
ในขณะที่เทคนิคทั่วไปอาจใช้เวลาหลายวันเพื่อ จำกัด คุณสมบัติของเหตุการณ์ความโน้มถ่วงจากข้อมูลเครื่องตรวจจับเครือข่ายประสาทที่ทันสมัยเรียกว่า "โครงข่ายประสาทเทียมแบบฝังลึก" สามารถทำได้ภายในหนึ่งวินาที ยิ่งไปกว่านั้นในขณะที่วิธีการทั่วไปจะต้องใช้ CPU จำนวนมาก (หน่วยประมวลผลกลางของคอมพิวเตอร์) เพื่อทำงานนี้เทคนิคใหม่ทำงาน "แม้จะมี CPU ตัวเดียว - นั่นคือกับสมาร์ทโฟนหรือแล็ปท็อปมาตรฐาน" Huerta กล่าว
นอกจากนี้นักวิจัยพบว่าเทคนิคใหม่นี้ยังสามารถวิเคราะห์การควบรวมที่ซับซ้อนกว่าซอฟต์แวร์ปัจจุบันได้อย่างรวดเร็วเช่นการควบรวมที่เกี่ยวข้องกับหลุมดำในวงโคจรที่ผิดปกติ ซอฟต์แวร์ใหม่ยังมีอัตราความผิดพลาดต่ำกว่าและดีกว่าเมื่อพบข้อบกพร่องในข้อมูล
Huerta และ Daniel George นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คอมพิวเตอร์แห่งมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ที่ศูนย์การประยุกต์ใช้คอมพิวเตอร์แห่งชาติซูเปอร์บานา - แปงของศูนย์รายละเอียดการค้นพบของพวกเขาออนไลน์ 27 ธันวาคมในวารสารฟิสิกส์จดหมายข
