AI構(gòu)建「銀河系漫游指南」，首次繪制宇宙超詳細(xì)3D地圖

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不過，對(duì)這個(gè)包含 2PB 數(shù)據(jù)的龐大數(shù)據(jù)庫進(jìn)行解析是一項(xiàng)不適合普通人甚至是研究人員的任務(wù)。2016年目錄發(fā)布的一個(gè)主要目標(biāo)是更好地描述那些遙遠(yuǎn)的光斑，并且在所有三維空間中繪制星系的排列圖。

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由于機(jī)器學(xué)習(xí)算法的強(qiáng)大能力，Pan-STARRS 團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在可以將這些項(xiàng)目從他們的任務(wù)清單中刪除了，他們的研究成果也已經(jīng)發(fā)表在「皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)」。

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Pan-STARRS：全景巡天望遠(yuǎn)鏡和快速反應(yīng)系統(tǒng)

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Pan-STARRS 是一個(gè)由夏威夷大學(xué)天文研究所天文臺(tái)開發(fā)和操作的廣域天文成像系統(tǒng)。Pan-STARRS1(PS1)是即將完成的 Pan-STARRS 的第一部分，是數(shù)據(jù)版本1和2(DR1和 DR2)的基礎(chǔ)。

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PS1使用了1.8米望遠(yuǎn)鏡和140億像素相機(jī)(GPC1) 、用5個(gè)寬帶濾光片對(duì)天空進(jìn)行成像。PS1科學(xué)聯(lián)盟資助了該望遠(yuǎn)鏡的運(yùn)行，用于各種天文學(xué)研究，同時(shí)PS1聯(lián)盟由來自6個(gè)國家的14個(gè)機(jī)構(gòu)的天文學(xué)家和工程師組成。

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完整的 Pan-STARRS 系統(tǒng)將使用世界上最大的數(shù)碼鏡頭，大約每周一次在夏威夷觀測整個(gè)天空。這種大規(guī)模的調(diào)查將發(fā)現(xiàn)數(shù)千顆超新星，大大增加哈勃圖上數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)量，從而提高我們了解宇宙膨脹歷史及其加速率的精度。

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團(tuán)隊(duì)的 PS1 望遠(yuǎn)鏡位于夏威夷大島的哈雷阿卡爾山頂，能夠掃描 75% 的天空，根據(jù)夏威夷大學(xué)發(fā)布的新聞稿，它目前承載著世界上最大的深度多色光學(xué)調(diào)查。相比之下，SDSS只覆蓋了天空的25% 。

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圖：15到30億光年之間的星系，宇宙的密度圖

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AI輔助構(gòu)建3D版「銀河系漫游指南」

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為了給計(jì)算機(jī)提供一個(gè)參照系，并教會(huì)它如何分辨天體類別，研究小組轉(zhuǎn)向了公開的光譜測量。這項(xiàng)研究的主要作者、前 IfA 宇宙學(xué)博士后羅伯特 · 貝克在新聞稿中解釋說，「這些對(duì)物體顏色和大小的測量數(shù)是以百萬計(jì)的」。

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貝克說: 「利用最先進(jìn)的優(yōu)化算法，我們利用近400萬光源的光譜學(xué)訓(xùn)練集來訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測光源類型和星系距離，同時(shí)修正銀河系中塵埃的消光現(xiàn)象」。

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這些模型訓(xùn)練的效果很好， 在隨后的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)物體進(jìn)行分類時(shí)表現(xiàn)出色，實(shí)現(xiàn)了星系98.1% ，恒星97.8% ，類星體96.6% 的成功率。

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該系統(tǒng)還測定了與星系的距離，最多只有3% 的誤差。根據(jù)夏威夷大學(xué)的說法，最終的成果是「世界上最大的恒星、星系和類星體三維成像目錄」。

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「這張美麗的宇宙地圖提供了一個(gè)例子，說明 Pan-STARRS 大數(shù)據(jù)集的力量可以通過人工智能技術(shù)和補(bǔ)充觀測來倍增」，研究小組成員肯尼斯 · 錢伯斯解釋說，「隨著 Pan-STARRS 收集越來越多的數(shù)據(jù)，我們將利用機(jī)器學(xué)習(xí)提取更多關(guān)于近地天體、太陽系、銀河系和宇宙的信息」。

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Pan-STARRS1將銀河系繪制成了以前從未達(dá)到的詳細(xì)程度。首次提供了銀河系平面相當(dāng)大一部分的全景視角，而從前因?yàn)槔L制這些密集和塵埃密集區(qū)域的復(fù)雜性，通常會(huì)避開這一區(qū)域。

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Pan-STARRS1的能力遠(yuǎn)不止于此: 它獨(dú)特的成像深度、面積和顏色組合使它能夠發(fā)現(xiàn)大多數(shù)已知的最遙遠(yuǎn)的類星體，這些是宇宙中最早的例子，巨大的黑洞在星系中心生長”。

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這個(gè)由美國國家科學(xué)基金會(huì)資助的項(xiàng)目，可以通過米庫爾斯基太空望遠(yuǎn)鏡檔案館公開獲得。數(shù)據(jù)庫大小為300G，可以通過多種格式訪問，包括可下載的計(jì)算機(jī)可讀表格。

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這項(xiàng)研究已經(jīng)產(chǎn)生了一些有趣的科學(xué)成果，包括對(duì)太空中一個(gè)相當(dāng)詭異的區(qū)域冷點(diǎn)的解釋。通過使用 PS1望遠(yuǎn)鏡，以及美國宇航局的廣域勘測探測衛(wèi)星，Pan-STARRS 的科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)巨大的超空間，是一個(gè)「跨越18億光年的廣闊區(qū)域」，其中的星系密度比已知宇宙中的通常情況要低得多，根據(jù)研究人員的說法，正是這個(gè)超級(jí)空洞導(dǎo)致了在宇宙微波背景中看到的冷點(diǎn)。

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更新后的3D地圖還將用于研究宇宙的整體幾何形狀，進(jìn)一步測試關(guān)于標(biāo)準(zhǔn)宇宙模型的理論，分析古代星系，以及其他許多天文學(xué)和宇宙學(xué)研究的途徑。

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