เมื่อสมองกล (AI) กับการตรวจหาปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงในอวกาศมาบรรจบกัน

ตรวจพบส่วนเสริม Ad Blocker

เว็บไซต์ของเรา เชื่อในประสบการณ์การรับชมของผู้ชม แต่อย่างไรก็ตามเว็บไซต์ของเราขับเคลื่อนด้วยโฆษณาจากผู้สนับสนุน โปรดพิจารณาละเว้นการบล็อคโฆษณาด้วยส่วนเสริม ad-block | ขอบพระคุณอย่างยิ่งที่ให้การสนับสนุน

เรียบเรียงโดย Thaiphysicsteacher.com


สรุปอย่างย่อ

เอกภพของเรากว้างใหญ่มาก หากต้องใช้นักดาราศาสตร์ค้นหาปรากฏการณ์บนท้องฟ้า ก็ต้องใช้เวลาและทรัพยากรอย่างมหาศาล จะดีกว่าไหมถ้าเราฝึกสมองกล (AI) ให้สามารถวิเคราะห์และประมวลผลภาพบนท้องฟ้าให้กับเรา นักดาราศาสตร์จากหลายสถาบันการศึกษาชั้นนำของโลกได้ร่วมมือกันพัฒนาสมองกลที่มีความสามารถแยกปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงได้ ถึงแม้จะยังไม่แม่นยำนัก แต่ถือเป็นจุดเริ่มต้นที่ดีในการสำรวจอวกาศของมนุษย์ในอนาคต

Sending
User Review
0 (0 votes)

     ปรากฎการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง ได้ถูกทำนายไว้ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปโดยนักฟิสิกส์ชื่อดัง – อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์  (Albert Einstein) ภายหลังมีภาพหลายภาพที่ถ่ายด้วยเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์อวกาศในปัจจุบัน จึงเป็นการยืนยันว่าปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงนั้นมีอยู่จริง (หลังจากนี้ขอเรียกสั้นๆว่า “เลนส์ความโน้มถ่วง”)

เลนส์ความโน้มถ่วง

การบิดโค้งของแสงเมื่อเคลื่อนที่จากแหล่งกำเนิดที่ไกลมากๆ ผ่านวัตถุมวลมาก ลูกศรสีส้มแสดงถึงตำแหน่งปรากฏของแหล่งกำเนิดในสายตาของผู้สังเกต เส้นสีขาวแสดงทิศทางการเดินทางของแสงที่เบนโค้งไปจากเดิม Author: NASA

แนวคิดและการตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงครั้งแรก

     ในปี ค.ศ. 1937 นักวิทยาศาสตร์นามว่า ฟริตซ์ ชวิกกี้ (Fritz Zwicky) ได้ทำนายว่ากาแล็กซีสามารถประพฤติตัวเป็นเลนส์ความโน้มถ่วงได้ เมื่อแสงที่มาจากแหล่งกำเนิดห่างไกลออกไปเคลื่อนที่ผ่านกาแล็กซี แสงจะเบี่ยงเบนจากแนวเดิม (แสงไม่จำเป็นต้องเดินทางเป็นเส้นตรงเสมอ หากเคลื่อนที่ผ่านบริเวณที่มีความโน้มถ่วงสูง) ตามที่ไอน์สไตน์บอกไว้ และถัดมาอีก 42 ปี ได้มีการตรวจพบเลนส์ความโน้มถ่วงที่มาจาก เควซาร์ฝาแฝด (Twin Quasar : SBS 0957+561) – ซึ่งจริงๆแล้วไม่ได้มี 2 แห่ง แต่จากปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วง ทำให้แสงเปรียบเสมือนแยกเส้นทางออกเป็นสองเส้น (เหมือนแสงที่ผ่านเลนส์) จึงทำให้ผู้สังเกตบนโลกเห็นควอซาร์สองแห่งเหมือนกันเป๊ะๆ – เราจึงเรียกปรากฏการณ์นี้ว่า “เลนส์ความโน้มถ่วง (Gravitational Lens)”

ควอซาร์ฝาแฝด

บริเวณตรงกลางของภาพคือ ควอซาร์ (เป็นแหล่งกำเนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า) ที่เห็นเป็น 2 ภาพด้วยกัน แท้จริงแล้วมีอยู่แค่สถานที่เดียว แต่ปรากฏการณ์เลนส์ความโน้มถ่วงทำให้มองเห็นเป็น 2 แห่ง Credit Public Domain, wiki

ตรวจหาเลนส์ความโน้มถ่วงด้วยสมองกล (AI)

     เนื่องจากเทคโนโลยีกล้องโทรทรรศน์อวกาศในปัจจุบันสามารถเก็บภาพบนท้องฟ้าได้กว้างมาก คิดเป็นเกือบครึ่งหนึ่งของพื้นที่ท้องฟ้าทั้งหมด [คิดเป็นประมาณ 255 ตารางองศา (square degrees) – นักดาราศาสตร์จะวัดความกว้างของท้องฟ้าโดยใช้มุมที่กวาดไปได้ หากคิดเป็นพื้นที่ก็จะได้ตารางองศา] หากใช้นักดาราศาสตร์จำแนกเลนส์ความโน้มถ่วง อาจใช้เวลามากเกินไป

     ขณะที่เราแท็ก (tag) เพื่อนในเฟสบุ๊ค เฟสบุ๊คก็สามารถแท็กเพื่อนเราได้อย่างอัตโนมัติ หรือที่ google สร้าง AlphaGo จนเอาชนะปรมาจารย์หมากล้อมได้อย่างง่าย ต่างก็เป็นผลพวงจากการใช้สมองกลที่ใช้ภาพในการวิเคราะห์สถานการณ์และประมวลผลออกมาได้อย่างเหลือเชื่อ

     เช่นเดียวกัน กลุ่มนักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัย Groningen, Naples และ Bonn ได้สอนสมองกลให้รู้จักภาพเลนส์ความโน้มถ่วง จนมันเรียนรู้และแยกแยะได้ว่ากลุ่มแสงบนอวกาศนั้น บริเวณใดคือ เลนส์ความโน้มถ่วง

ภาพเลนส์ความโน้มถ่วงจากสมองกล

นักวิจัยได้ใช้เทคนิคที่เรียกว่า Neutral Network หรือโครงข่ายประสาทเทียมในการให้สมองกลวิเคราะห์ภาพเลนส์ความโน้มถ่วงจนได้ออกมา 6 รูปตัวอย่างข้างต้น Credit: Enrico Petrillo, University of Groningen

ถึงจะเป็นวิธีที่สุดเจ๋ง แต่ก็ยังมีข้อผิดพลาด

     ในช่วงการทดลองให้สมองกลค้นหาเลนส์ความโน้มถ่วง มันสามารถตรวจจับได้ถึง 761 แห่งด้วยกัน แต่พอนักดาราศาสตร์มาคัดกรองว่ามันทำงานได้ดีแค่ไหน ปรากฏว่ามีเลนส์ความโน้มถ่วงที่ถูกยืนยันว่าถูกต้องด้วยการใช้กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลอยู่แค่ 56 แห่ง หากคิดเป็นเปอร์เซนต์ก็มีความแม่นยำอยู่ที่ 7.35% เท่านั้น

     นักดาราศาสตร์บอกว่าในบางครั้งสมองกลจับภาพเลนส์ความโน้มถ่วงได้ 2 แห่ง ทั้งๆที่มีแห่งที่ 3 อยู่ใกล้ๆกัน เหตุที่เป็นเช่นนั้น เนื่องจากมันเล็กเกินไปจนจับภาพไม่ได้ เลยต้องฝึกสมองกลนี้อีกสักพักจึงจะนำไปใช้ได้ดียิ่งขึ้น

จุดเริ่มที่ดี ปูวิธีการใหม่ในการสำรวจอวกาศในอนาคต

     หนึ่งในนักดาราศาสตร์นามว่า Carlo Enrico Petrillo จากมหาวิทยาลัย Groningen กล่าวว่า

นี่เป็นครั้งแรกที่ได้มีการนำโครงข่ายประสาทเทียม หรือสมองกลมาใช้ในการค้นหาหรือสำรวจทางดาราศาสตร์ และผมคิดว่ามันจะกลายเป็นเรื่องพื้นฐานที่ใครๆจะต้องทำกันในอนาคต เพราะข้อมูลที่เราได้มาทุกวันนี้มันเยอะเกินจนมนุษย์จะทำได้ไหว และเราไม่มีเวลามากขนาดนั้น

     ทั้งนี้สมองกลได้รับข้อมูลมาเพื่อใช้ในการเป็นตัวอย่างวิเคราะห์เลนส์ความโน้มถ่วงมาจาก Kilo-Degree Survey ซึ่งเป็นโครงการที่ใช้กล้องโทรทรรศน์ VLT (Very Large Telescope) ของหอดูดาวทางตอนใต้ยุโรป (ESO) บนเขา Paranal ประเทศชิลี โดยเป็นกล้องที่สามารถถ่ายภาพกว้างหรือ Panorama ได้ และงานวิจัยนี้ได้ตีพิมพ์ในวารสาร Oxford Academic

ถ้ารู้สึกว่าบทความนี้อ่านง่ายอ่านคล่อง Share เลยครับ
  • 18
    Shares



Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.