Vedci sú v šoku. AI ich vo výskume vesmíru prekonala o 150 rokov, toto prepíše učebnice

Použitie umelej inteligencie (AI) vyvoláva v spoločnosti obavy, pretože neurónové siete sú také komplexné, že im často nerozumejú ani samotní odborníci. Riziko spojené s aplikáciou AI sa však líši v závislosti od oblasti, v ktorej sa používa. Kým v politike môže manipulácia sociálnych médií vážne ohroziť demokraciu, v astrofyzike môže AI „len“ skresliť náš pohľad na vesmír.

Jonas Glombitza z Erlangenského centra pre astro-časticovú fyziku (ECAP) na Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU) využíva umelú inteligenciu na urýchlenie analýzy údajov z observatória, ktoré skúma kozmické žiarenie.

V rámci svojho výskumu dospel k prekvapivému zisteniu, že najenergetickejšie častice kozmického žiarenia, ktoré dopadajú na Zem, nie sú prevažne protóny, ako sa pôvodne predpokladalo, ale výrazne ťažšie jadrá prvkov, ako je dusík alebo železo. Výsledky tejto štúdie boli publikované v žurnále Physical Review Letters.

Čo je kozmické žiarenie a prečo je jeho zloženie dôležité?

Ako sa uvádza v tlačovej správe zverejnenej portálom Phys, kozmické žiarenie je prúd extrémne energetických častíc, ktoré k nám prichádzajú z rôznych častí vesmíru. Tvoria ho nabité atómové jadrá, ktoré sa pohybujú takmer rýchlosťou svetla a pri zrážkach so zemskou atmosférou vytvárajú tzv. „sprchy“, teda kaskády menších častíc, ktoré sa šíria naprieč obrovskou plochou.

Pixabay

Keď častica kozmického žiarenia zasiahne atmosféru, reagujú s molekulami vzduchu a vytvárajú množstvo ďalších častíc, ako sú elektróny, pozitróny, fotóny a mióny. Počas tejto interakcie sa navyše uvoľňuje fluorescenčné svetlo, ktoré dokážu zaznamenať špeciálne teleskopy.

Na prvý pohľad to možno znie ako obyčajná fyzika častíc, ale zloženie kozmického žiarenia môže odhaliť zásadné informácie o jeho pôvode. Ak vieme, aké prvky k nám prichádzajú, môžeme lepšie pochopiť, kde vo vesmíre tieto extrémne častice vznikajú a aké procesy ich urýchľujú na tak obrovské energie.

Doteraz sa predpokladalo, že väčšinu ultra-vysokoenergetických častíc tvoria protóny, no nové dáta ukazujú, že dominujú ťažšie jadrá, ako dusík a železo. To naznačuje, že tieto častice mohli vzniknúť v gigantických kozmických udalostiach, ako sú výbuchy supernov alebo kolízie neutrónových hviezd, namiesto bežných procesov v jadrách galaxií.

Ako AI prekonala 150 rokov výskumu za pár mesiacov?

Najväčším problémom pri skúmaní kozmického žiarenia je obmedzené množstvo dát, ktoré dokážeme získať z teleskopických pozorovaní. Fluorescenčné teleskopy totiž môžu pracovať iba počas jasných, bezmesačných nocí, čo znamená, že za rok získajú len veľmi malý počet využiteľných meraní.

Midjourney

Na druhej strane, povrchové detektory, ktoré zachytávajú častice dopadajúce na Zem, fungujú 24 hodín denne, ale samotné ich údaje nestačia na spoľahlivé určenie hmotnosti častíc.

A práve tu prichádza na scénu umelá inteligencia. Vedci vycvičili neurónové siete na simulovaných „sprchách“, v ktorých sa presne vedelo, aké častice ich vytvorili. Algoritmy sa naučili rozpoznávať vzory v údajoch a dokázali na základe rozloženia častíc na povrchu Zeme rekonštruovať hmotnosť primárnej častice.

Tento prístup umožnil analyzovať údaje z 60 000 vzdušných „spŕch“, ktoré by inak nebolo možné presne vyhodnotiť. Podľa dostupných informácií by bez AI trvalo 150 rokov, kým by sa rovnaké množstvo dát nazbieralo pomocou tradičných teleskopických pozorovaní.

flashmovie/freepik

„Vďaka umelej inteligencii sme získali prelomové výsledky, ktoré by boli inak nemožné. Toto je skutočná revolúcia v astrofyzike,“ hovorí Glombitza.

Nové zistenia nielenže menia naše chápanie kozmického žiarenia, ale môžu poskytnúť aj dôležité stopy o extrémnych procesoch vo vesmíre, ktoré tieto častice vytvárajú.

Čítajte viac z kategórie: Novinky