Skip to content Skip to sidebar Skip to footer

Miał odkrywać nowe światy, wysyłał chłam. Ujawniono, jak AI uratowała teleskop Webba

Teleskop Webba miał potężną wadę, której nie dało się naprawić. Z pomocą przyszła sztuczna inteligencja AMIGO, która cyfrowo koryguje rozmazane zdjęcia kosmosu.

W skrócie:

  • Jeden z kluczowych instrumentów Teleskopu Webba, API, dostarczał rozmazane obrazy z powodu zakłóceń elektronicznych, co uniemożliwiało precyzyjne obserwacje.
  • Naukowcy z Australii stworzyli AMIGO – sieć neuronową, która działa jak cyfrowy optyk, identyfikuje i koryguje zniekształcone piksele bez fizycznej interwencji.
  • Algorytm już wyostrzył zdjęcia egzoplanety, brązowego karła i strugi z czarnej dziury, przywracając teleskopowi pełną sprawność i poszerzając jego możliwości.

Wyobraźmy sobie taką sytuację. Wydajesz 10 miliardów dolarów na najbardziej zaawansowane kosmiczne oko w historii ludzkości, wysyłasz je 1,5 miliona kilometrów od Ziemi, a potem odkrywasz, że jedno z jego kluczowych narzędzi zamiast dostarczać obrazy ostre jak brzytwa, wysyła cyfrowy chłam. Brzmi jak scenariusz katastroficznego filmu, prawda? A jednak to właśnie przytrafiło się Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba – dumie NASA i partnerów. Na szczęście tym razem nie trzeba było wysyłać w kosmos Bruce’a Willisa. Wystarczył algorytm.

Jak naprawić teleskop, gdy śrubokręt jest 1,5 miliona kilometrów stąd?

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) od momentu uruchomienia w 2022 roku regularnie redefiniuje nasze pojęcie o wszechświecie. Pokazuje nam galaktyki z zarania dziejów i planety, o których istnieniu mogliśmy dotąd tylko spekulować. Pomimo tego, nie wszystko działało idealnie. Problemem okazał się instrument pomocniczy API (Aperture Masking Interferometry), zaprojektowany do obrazowania bardzo słabych i małych obiektów, takich jak egzoplanety. Działa on w duecie z jednym z głównych instrumentów obserwatorium – kamerą bliskiej podczerwieni NIRISS. I to właśnie ten duet zawodził.

Zamiast krystalicznie czystych obrazów, API generował dane pełne rozmyć i cyfrowych artefaktów. Szybko zdiagnozowano przyczynę – zakłócenia elektroniczne w detektorze podczerwieni. W przypadku Teleskopu Hubble’a, krążącego na niskiej orbicie okołoziemskiej, problem można było rozwiązać misją serwisową. Astronauci po prostu polecieli i wymienili wadliwe części. Webb znajduje się jednak w miejscu znanym jako punkt libracyjny L2, cztery razy dalej niż Księżyc. Misja załogowa jest, mówiąc wprost, niemożliwa.

Kim jest AMIGO, cyfrowy optyk z Australii?

Gdy inżynierowie bezradnie rozkładali ręce, do gry wkroczyli naukowcy z Uniwersytetu w Sydney. Dwóch byłych doktorantów, Max Charles i Louis Desdoigts, postanowiło podejść do problemu nie od strony sprzętu, lecz oprogramowania. Tak narodził się AMIGO (Algorithm for Mitigation of Instrument Ghosting and Optical-ghosting) – specjalistyczna sieć neuronowa, która działa jak cyfrowy optyk dla teleskopu.

Mechanizm jest genialny w swojej prostocie. AMIGO analizuje surowe dane z instrumentu API, wykrywa piksele zniekształcone przez zakłócenia elektryczne, a następnie inteligentnie je koryguje. Zamiast fizycznie wymieniać wadliwy element, algorytm cyfrowo “czyści” obraz, przywracając mu ostrość i szczegóły, które wcześniej ginęły w szumie. Co więcej, robi to błyskawicznie i bezinwazyjnie. AMIGO może przetwarzać zarówno archiwalne dane, które uznano za bezużyteczne, jak i poprawiać nowe obserwacje niemal w czasie rzeczywistym.

Co już udało się zobaczyć? Efekty mówią same za siebie

To nie jest tylko teoretyczny koncept. AMIGO już przeszedł chrzest bojowy i dowiódł swojej skuteczności. W pierwszych testach algorytm z powodzeniem wyostrzył obraz słabej egzoplanety oraz chłodnego brązowego karła, oddalonego od nas o 133 lata świetlne. To jednak był dopiero początek. Później sztuczna inteligencja wzięła na warsztat obrazy strugi materii wyrzucanej przez supermasywną czarną dziurę, a także wulkaniczną powierzchnię Io, jednego z księżyców Jowisza. Poprawiono nawet zdjęcia wiatru gwiazdowego z odległej gwiazdy zmiennej.

Według zespołu naukowego, który stworzył narzędzie, AMIGO nie tylko naprawił wadę instrumentu API, ale wręcz poszerzył jego potencjał obserwacyjny. Wszystko wskazuje na to, że połączenie zaawansowanej optyki i wyspecjalizowanej sztucznej inteligencji to przyszłość astronomii. Problemy, które jeszcze dekadę temu wymagałyby niewyobrażalnie drogich i ryzykownych misji kosmicznych, dziś można rozwiązać za pomocą kilku linijek kodu. Dzięki cyfrowemu przyjacielowi z Australii, Teleskop Webba dostał drugą młodość i jest gotów, by dalej odkrywać największe tajemnice wszechświata.