في إنجاز فريد، اكتشف طالب في مدرسة ثانوية محلية في كاليفورنيا نحو 1.5 مليون جرم فضائي غير معروف سابقًا. جاء ذلك أثناء مشاركته في تدريب علمي بمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (كالتيك) في الولايات المتحدة. نتيجةً لهذا الاكتشاف، تمكن الطالب من نشر ورقة بحثية باسمه في دورية “ذي أسترونوميكال جورنال” المرموقة.
🧠 كيف أنجز الطالب هذا الاكتشاف؟
الطالب “ماثيو باز” طور خوارزمية تعتمد على تقنية التعلم الآلي لتحليل بيانات تلسكوب نيو-وايز الفضائي. هدفه كان رصد الأجرام السماوية المتغيرة مثل الكوازارات والنجوم المنفجرة. وقد أظهر قدرة مذهلة على استخدام أدوات رياضية متقدمة في تحليل البيانات الفلكية.
✨ ما هي الأجرام المتغيرة؟
الأجرام المتغيرة هي أجرام يتغير سطوعها بمرور الوقت. بعضها يتغير سطوعه بشكل طبيعي بسبب خصائصه، مثل النجوم التي تتضخم وتنكمش. في المقابل، يتغير بعضها الآخر بسبب أحداث طارئة مثل الانفجارات النجمية.
📚 خلفية تعليمية متميزة
لم يكن ماثيو باز طالبًا عاديًا. فقد تلقى تعليمًا متقدمًا في الرياضيات ضمن أكاديمية الرياضيات في منطقة باسادينا التعليمية. وفي هذه الأكاديمية، يدرس الطلاب حساب التفاضل والتكامل المتقدم ابتداءً من الصف الثامن. هذا الإعداد العلمي الصلب مكّنه من تصميم الخوارزميات المعقدة التي استخدمها في بحثه.
منحنيات الضوء
ونيو-وايزهو تلسكوب فضائي تابع لناسا أطلق عام 2009، ويُستخدم لمراقبة السماء بالأشعة تحت الحمراء على نطاق أوسع من التلسكوبات المعتادة، ويهتم باكتشاف الكويكبات والنجوم والمجرات.
أنتج هذا التلسكوب كميات هائلة من الصور والبيانات خلال أكثر من 10 سنوات، وكانت المشكلة دائما أن البيانات ضخمة جدًا ويصعب على العلماء مراجعتها يدويًا.
وكان باز قد صمم خوارزمية تعلم آلي تدرس كيف يتغير ضوء كل جرم عبر الزمن، وهو ما يعرف باسم “منحنى الضوء” الخاص بالجرم السماوي.
واستخدم باز 2.7 مليون منحنى ضوء من بيانات نيو-وايز، تصف أجرام يعرفها الباحثون بالفعل، كقاعدة تدريب للنموذج. بعد ذلك، تم تدريب الذكاء الاصطناعي على التعرّف على الأنماط المختلفة لهذه المنحنيات، وفهم متى يكون التغير في الإضاءة حقيقيًا ومتى يكون مجرد ضجيج أو خطأ في القياس.
بعد ذلك، سمح للذكاء الاصطناعي بالولوج إلى بيانات التلسكوب، ومن ثم نجح في تحديد أكثر من 1.5 مليون جسم متغيّر الإضاءة لم تكن معروفة سابقًا. هذا الرقم يعادل تقريبًا ما اكتشفه البشر يدويًا خلال العقود الماضية، بل وأكثر!
الذكاء الاصطناعي في خدمة علم الفلك
حين نتحدث عن الذكاء الصناعي، فإن أول ما يخطر ببالك عادة هو أشياء مثل “شات جي بي تي”، وتقنيات تعديل الصور القوية، وصوت أم كلثوم وهي تغني لعمرو دياب، هذا هو ما ينتشر على وسائل التواصل الاجتماعي، وهو ما يبني تصورات الناس عن طبيعة هذا الشيء.
لكنه مع الأسف تصور ناقص، فالذكاء الصناعي يمتد ليخترق نطاقات أكثر عمقا وتأثيرا في حياتنا من كل ذلك، ومنها مثلا العلوم العسكرية والطب والهندسة، وكذلك علم الفلك.
وليس هذا الكشف بشيء جديد، فقد بات الذكاء الاصطناعي حاضرا بقوة في علم الفلك، ففي عام 2019 استخدم فريق تلسكوب أفق الحدث -الذي أعلن الصورة الأولى للثقب الأسود- الذكاء الصناعي لإنتاج تلك الصورة.
حينها، قام الباحثون بعملية “تعليم” للذكاء الصناعي على كيفية التعرف على الثقوب السوداء، من خلال تغذيته بمحاكاة لأنواع عدة من الثقوب السوداء، ثم بعد ذلك استخدموا الذكاء الصناعي لملء الفجوات في الكمية الهائلة من البيانات التي جمعتها التلسكوبات الراديوية حول الثقب الأسود الموجود في مركز المجرة مسيية 87.
وباستخدام هذه البيانات التي أنتجها الذكاء الصناعي، استطاع الفريق إنشاء صورة جديدة أكثر وضوحا بمرتين من الصورة الأصلية، ومتوافقة تماما مع تنبؤات النسبية العامة.
ومنذ عام 2010 كان علماء الفلك قد بدؤوا استخدام تعلم الآلة لتصنيف المجرات، وقد أصبحت تلك الأدوات قادرة الآن على تصنيف المجرات بدقة تصل إلى 98%، وذلك إنجاز كبير، فالعلماء بحاجة إلى تصنيف المجرات لفهم توزيعها في الكون، وكانت تلك المهمة خلال عقود مضت توكل لفريق من علماء الفلك، يدير آلافا من الهواة عبر الإنترنت (من فئة المواطن العالِم)، لاستكشاف المجرات الجديدة وتصنيفها.
