據物理學家組織網30日文章稱,美國斯坦福直線加速器中心(SLAC)國家實驗室和斯坦福大學的最新研究首次表明,人工智能神經網絡可以準確地分析引力透鏡,且比傳統的方法快1000萬倍,報告發表于英國《自然》雜志上。
引力透鏡是愛因斯坦廣義相對論所描述的一種現象。當光經過遙遠星系、星系團及黑洞等具有巨大引力的天體附近時,會像通過凸透鏡一樣發生彎曲,其原理非常類似光學透鏡的作用,因而稱為引力透鏡效應。根據光線變化在光譜外波段呈現的不規則程度,可以推算發光星系的年齡和距離。
更重要的是,這種光線的扭曲還提供了一個關鍵線索,即質量是如何在空間上分布以及這種分布又是如何引起時間變化的,而它們恰恰關系到兩個重要屬性:宇宙中數量龐大的暗物質與推動宇宙加速膨脹的暗能量。
不過直到現在,這類分析都是非常乏味的過程。引力透鏡的視覺效果十分獨特,難以用簡單的數學規則描述,因此其篩選對于傳統計算機很困難,數據上更涉及到大量數學透鏡模型的計算機模擬,以及對透鏡圖像的對比。往往,一個透鏡呈現的信息就要耗費數周甚至數月來完成。
但現在憑借神經網絡——一種模仿人類大腦結構,進行分布式并行信息處理的算法模型,研究人員已能夠在幾秒鐘內完成同樣的分析。在經過百萬張圖像訓練后,神經網絡就能夠以與傳統方法同樣的精度瞬間分析,分析結果的準確性極高,已通過美國國家航空航天局(NASA)哈勃太空望遠鏡的真實圖像和計算模擬得到了驗證。
論文作者之一的勞倫斯·佩羅·勒瓦瑟表示,現在只需輸入計算要求,神經網絡就可以在幾分之一秒內,以完全自動化的方式生成結果。而人類就能騰出足夠的時間,思考如何對宇宙提出正確的問題。(記者張夢然)
總編輯圈點
神經網絡本身對天體物理學一無所知,但經過數百萬個圖像訓練后,它可以獲得一種與人類大腦類似的直覺,從而規避傳統計算機算法在進行這一類型操作時會產生的困難。其實人類對引力透鏡的研究已持續了整整一個世紀,現在人工智能的介入,讓遙不可及的星空變得更加清晰。