現(xiàn)在天文學(xué)家已經(jīng)開始深入學(xué)習(xí)，這是一種機(jī)器學(xué)習(xí)的形式，在這種學(xué)習(xí)中，計(jì)算機(jī)可以被訓(xùn)練來識別或分類圖像中的特定物體。最新的望遠(yuǎn)鏡，如在智利北部使用4米望遠(yuǎn)鏡的黑暗能量調(diào)查，覆蓋了南方四分之一的天空，拍攝了數(shù)以百萬計(jì)的各種天體的圖像。這些通常包括視覺扭曲、宇宙射線和衛(wèi)星軌跡，使它們難以解釋。深入學(xué)習(xí)可以幫助快速處理大量的數(shù)據(jù)。伊利諾伊州巴塔維亞費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室的天體物理學(xué)家布賴恩·諾德說：“天文學(xué)是下一個領(lǐng)域。”

Nord是一群天體物理學(xué)家中的一員，他們尋找罕見的引力透鏡，它們有彎曲的光條或重復(fù)的圖像，表明存在大量的物體，扭曲光線。科學(xué)家們常常不得不逐個看大量的圖像，一弛一張。但現(xiàn)在他們有了一種可能改變游戲規(guī)則的技術(shù)。太空中的巨大物體-像星系團(tuán)-和隱藏在視野之外的暗物質(zhì)-扭曲了我們從遙遠(yuǎn)的星系和類星體中看到的光，使周圍的光線偏轉(zhuǎn)和扭曲。遙遠(yuǎn)的星系看起來像放大的弧形，就像透過宇宙放大鏡的邊緣。到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)百個這樣的透鏡，證實(shí)了愛因斯坦和其他人在20世紀(jì)30年代對廣義相對論的預(yù)測。根據(jù)Nord在1月4日于得克薩斯州葡萄市舉行的美國天文學(xué)會會議上提出的研究結(jié)果，隨著新開發(fā)的深度學(xué)習(xí)工具，天文學(xué)家預(yù)計(jì)將在“黑暗能量調(diào)查”中發(fā)現(xiàn)至少2000人。一大類引力透鏡將幫助天文學(xué)家更多地了解暗物質(zhì)的性質(zhì)以及它如何將星系連接在一起。

尋找引力透鏡就像在遙遠(yuǎn)的干草堆中尋找針頭，而沒有兩根針或干草堆是一樣的。“深入學(xué)習(xí)是我們創(chuàng)建一個復(fù)雜系統(tǒng)模型的一種方式，”Nord說。為了進(jìn)行復(fù)雜的分類，天文學(xué)家們長期以來一直使用像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)這樣的統(tǒng)計(jì)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，這是一種編程系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)中連接著分層的節(jié)點(diǎn)，就像人腦中的神經(jīng)元一樣。深入學(xué)習(xí)只是涉及到計(jì)算中更多的相互關(guān)聯(lián)的層或步驟，包括隨著算法從輸入到輸出而增加復(fù)雜性的“隱藏”層。例如，使用面部識別軟件，有人在圖像中輸入信息，系統(tǒng)首先檢測邊緣、線條和曲線。中間層然后把較高層次的特征，如眼睛或嘴巴，最后是一張臉.對于引力透鏡，該軟件將逐漸識別一個由弧形環(huán)繞的大星系，顯示背景物體的變化。

經(jīng)過多個鏡頭圖像的訓(xùn)練后，這樣的算法就可以在以前從未見過的圖像中找到新的鏡頭。目前最先進(jìn)的算法可以正確地識別這些鏡頭，幾乎只有幾%的時間，當(dāng)他們把一個特別混亂的圖像誤認(rèn)為是真實(shí)的。科林·雅各布斯(Colin Jacobs)和澳大利亞墨爾本的斯溫伯恩科技大學(xué)(Swinburne University Of Technology)的卡爾·格拉澤布魯克(Karl Glazebrook)也在致力于這個問題。“理想情況下，它應(yīng)該比計(jì)算機(jī)視覺或面部識別所需要的更準(zhǔn)確，”他補(bǔ)充道。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，Nord和Jacobs和他們的同事們可以設(shè)計(jì)出嚴(yán)格的算法，以確保它能在一項(xiàng)調(diào)查中找到最清晰的鏡頭-麥片。但這有可能會漏掉許多鏡片。或者，他們試圖在他們的搜索標(biāo)準(zhǔn)更寬松，知道這將意味著以后淘汰一些圖像，碰巧看起來有點(diǎn)像鏡頭。

過去的幾年里，天文學(xué)家也開始在其他領(lǐng)域進(jìn)行深入的學(xué)習(xí)，主要是以其他方式破譯圖像。他們使用這些技術(shù)來區(qū)分銀河系中的遙遠(yuǎn)星系和恒星，估計(jì)到遙遠(yuǎn)物體的距離，并對星系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，這些星系可以呈現(xiàn)出各種螺旋和橢圓形狀。其他人則利用公民科學(xué)，招募世界各地的人來幫助整理圖像。一個叫做銀河動物園例如，對數(shù)十萬個星系的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分類，而另一個則被稱為空間翹曲已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了幾十個其他人錯過的候選引力透鏡。Nord對這些努力表示贊賞，但如果他的軟件如廣告所示，“深度學(xué)習(xí)具有更快的潛力，”他說。

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總結(jié)

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