خیز فناوری هوش مصنوعی برای کشف اسرار ماده تاریک

سال‌ها است که نظریات مبنی بر وجود ماده‌ی تاریک سراسر علم نجوم و کیهان‌شناسی را در بر گرفته است. حالا اما پیشرفت بشر در تکنولوژی هوش مصنوعی منجر شده تا این بار دانشمندان بتوانند به درک بهتری از این ماده‌ی مجهول جهان هستی دست پیدا کنند.

هوش مصنوعی و شاید در لفظ تخصصی‌تر، قابلیت‌های یادگیری عمیق (Deep Learning)، امروزه موجب شده تا بسیاری از اکتشافات دانشمندان با مدل‌های کامپیوتری پیچیده شکل بگیرد.

به‌طوری که اخیراً محققان موفق شده‌اند به کمک معماری پیشرفته‌ی ResNet (مخفف: Deep Residual Network) بیش از 1210 مورد احتمالی «عدسی گرانشی» را در فضای لاینتهی شناسایی کنند. این کشف بزرگ می‌تواند به دانشمندان در شناخت ماهیت اسرارآمیز ماده‌ی تاریک کمک بسزایی کند.

این عدسی‌های گرانشی در واقع زمانی بوجود می‌آیند که نور رسیده از اجرام دور نظیر یک کهکشان در دور دست، در مسیر خود از کنار جسمی بسیار چگال عبور می‌کند. این جسم در واقع نقش یک عدسی گرانشی را ایفا می‌کند و هر چقدر که جرم بیشتری داشته باشد می‌تواند با ایجاد میدان گرانشی قوی‌تر، نور را از مسیر خود منحرف‌تر کند.

از این رو دانشمندان غالباً لنزهای گرانشی را با خمیدگی نور در تصاویر تشخیص می‌دهند. این پدیده از نتایج نظریه‌ی نسبیت عام آلبرت اینشتین است که «همگرایی گرانشی» نام دارد.

ثبت تصویر عدسی گرانشی بسیار کار سختی است اما می‌تواند در بررسی وجود ماده‌ی نامرئی «ماده‌ی تاریک» و اثرات آن بر اجرام مرئی کمک شایانی به دانشمندان کند.

به گفته‌ی Xiaosheng Huang از محققان دانشگاه سان فرانسیسکو که بر روی این پروژه کار می‌کند:

تنها هنگامی که یک کهکشان در دور دست دقیقاً پشت کهکشانی دیگر قرار دارد، می‌تواند یک عدسی گرانشی محتمل را مشاهده کرد. زمانی که این پروژه در سال 2018 کلید خورد، تنها 300 مورد لنزگرانشی قوی تأیید شده بود.

پس از آن بود که دانشمندان تصمیم گرفتند با بهره‌گیری از مدل‌های کامپیوتری یادگیری عمیق و در پی آن «شبکه‌ی عصبی» به بررسی داده‌های تحقیقاتی خود بپردازند و سیستم خود را آموزش دهند.

در این تحقیقات آن‌ها 632 لنز تأیید شده و محتمل، به همراه 21 هزار مورد که لنز گرانشی نبودند را به مدل کامپیوتری یادگیری عمیق خود دادند.

آن‌ها سپس مدل شبکه‌ی عصبی بدست آمده را روی نقشه‌ی عظیم آسمان به نام « DESI Legacy Imaging Surveys» به‌کار بردند که نتیجه‌ی آن شناسایی 1210 مورد احتمالی عدسی گرانشی جدید بود؛ این رقم دوبرابر تعدادی است که پیش از دانشمندان موفق به کشف شده بودند.

این میزان از موارد شناسایی شده می‌تواند جهشی عظیم در زمینه‌ی شناخت ماده‌ی تاریک و تأثیر آن بر اجرام خصوصاً انحرافات نور در عدسی‌های گرانشی داشته باشد.

David Schlegel از فیزیکدانان ارشد آزمایشگاه Berkeley که جزو اعضای تیم تحقیقاتی این پروژه است اذعان دارد: «من واقعاً فکر می‌کردم که سال‌های زیادی برای پیدا کردن این مقدار عدسی گرانشی زمان لازم باشد».

البته که بدون کمک تکنولوژی هوش مصنوعی و دانش یادگیری عمیق بکار برده شده در این پروژه، چنین دستاوردی در زمان حال چیزی غیرممکن به نظر می‌رسید.