<p>如果不是地球的大氣層一直在照片上轟炸宇宙，宇宙看起來會(huì)好得多。</p> <p>&nbsp;</p> <p>即使是世界上最好的地面望遠(yuǎn)鏡獲得的圖像，由于大氣中不斷移動(dòng)的空氣袋，也很模糊。雖然看起來無害，但這種模糊模糊了天文圖像中物體的形狀，有時(shí)會(huì)導(dǎo)致充滿錯(cuò)誤的物理測量，而這對(duì)于理解我們宇宙的本質(zhì)至關(guān)重要。</p> <p>&nbsp;</p> <p>現(xiàn)在，西北大學(xué)和清華大學(xué)的研究人員公布了一項(xiàng)解決這個(gè)問題的新策略。該團(tuán)隊(duì)采用了一種著名的用于銳化照片的計(jì)算機(jī)視覺算法，并首次將其應(yīng)用于地面望遠(yuǎn)鏡的天文圖像。研究人員還在模擬數(shù)據(jù)上訓(xùn)練了人工智能(AI)算法，以匹配Vera C. Rubin天文臺(tái)的成像參數(shù)，因此，當(dāng)天文臺(tái)明年開放時(shí)，該工具將立即兼容。</p> <p>&nbsp;</p> <p>雖然天體物理學(xué)家已經(jīng)在使用技術(shù)來消除模糊，但經(jīng)過調(diào)整的人工智能驅(qū)動(dòng)算法比現(xiàn)有技術(shù)工作得更快，生成的圖像更真實(shí)。產(chǎn)生的圖像是清晰的，更真實(shí)的生活。它們也很漂亮&mdash;&mdash;盡管這不是這項(xiàng)技術(shù)的目的。</p> <p>&nbsp;</p> <p>該研究的資深作者、西北大學(xué)的艾瑪&middot;亞歷山大(Emma Alexander)說:&ldquo;攝影的目標(biāo)通常是獲得漂亮、漂亮的圖像。&rdquo;&ldquo;但天文圖像是用于科學(xué)的。通過正確的方法清理圖像，我們可以得到更準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。該算法通過計(jì)算除去大氣，使物理學(xué)家能夠獲得更好的科學(xué)測量結(jié)果。在一天結(jié)束的時(shí)候，圖像看起來也更好了。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)研究將發(fā)表在3月30日的《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;這有點(diǎn)像從游泳池底部往上看。水把光推來推去，使其扭曲。當(dāng)然，大氣層的密度要小得多，但這是一個(gè)類似的概念。&rdquo;<br />&mdash;&mdash;艾瑪&middot;亞歷山大，計(jì)算機(jī)科學(xué)家</p> <p>&nbsp;</p> <p>亞歷山大是西北大學(xué)麥考密克工程學(xué)院的計(jì)算機(jī)科學(xué)助理教授，她在那里管理著生物靈感視覺實(shí)驗(yàn)室。她與清華大學(xué)電氣工程專業(yè)的本科生、亞歷山大實(shí)驗(yàn)室的研究實(shí)習(xí)生李天奧共同領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)新研究。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)光從遙遠(yuǎn)的恒星、行星和星系發(fā)出來時(shí)，它會(huì)在到達(dá)我們的眼睛之前穿過地球的大氣層。我們的大氣層不僅阻擋了某些波長的光，還扭曲了到達(dá)地球的光。即使是晴朗的夜空也會(huì)有流動(dòng)的空氣影響穿過它的光線。這就是為什么星星會(huì)閃爍，以及為什么最好的地面望遠(yuǎn)鏡都位于大氣最稀薄的高海拔地區(qū)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>亞歷山大說:&ldquo;這有點(diǎn)像從游泳池底部往上看。&rdquo;&ldquo;水把光推來推去，使其扭曲。當(dāng)然，大氣層的密度要小得多，但這是一個(gè)類似的概念。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)天體物理學(xué)家分析圖像以提取宇宙學(xué)數(shù)據(jù)時(shí)，模糊成為一個(gè)問題。通過研究星系的表觀形狀，科學(xué)家們可以探測到大規(guī)模宇宙結(jié)構(gòu)的引力效應(yīng)，這些結(jié)構(gòu)會(huì)使光線在到達(dá)地球的途中彎曲。這可能會(huì)導(dǎo)致橢圓星系看起來比實(shí)際更圓或更伸展。但是大氣模糊在某種程度上模糊了圖像，扭曲了星系的形狀。消除模糊使科學(xué)家能夠收集準(zhǔn)確的形狀數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;形狀的細(xì)微差異可以告訴我們宇宙的引力，&rdquo;亞歷山大說。&ldquo;這些差異已經(jīng)很難察覺。如果你用地面望遠(yuǎn)鏡觀察圖像，圖像的形狀可能是扭曲的。很難知道這是因?yàn)橐π?yīng)還是大氣。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了解決這一挑戰(zhàn)，Alexander和Li將優(yōu)化算法與在天文圖像上訓(xùn)練的深度學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合起來。在訓(xùn)練圖像中，該團(tuán)隊(duì)包括了與魯賓天文臺(tái)預(yù)期成像參數(shù)相匹配的模擬數(shù)據(jù)。與經(jīng)典方法相比，該工具生成的圖像誤差降低了38.6%，與現(xiàn)代方法相比，誤差降低了7.4%。</p> <p>&nbsp;</p> <p>當(dāng)魯賓天文臺(tái)明年正式開放時(shí)，它的望遠(yuǎn)鏡將開始一項(xiàng)長達(dá)十年的深入調(diào)查，橫跨廣闊的夜空。由于研究人員在專門模擬魯賓即將發(fā)布的圖像的數(shù)據(jù)上訓(xùn)練了新工具，它將能夠幫助分析調(diào)查中備受期待的數(shù)據(jù)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>對(duì)使用該工具感興趣的天文學(xué)家，可以在網(wǎng)上找到開源的、用戶友好的代碼和附帶的教程。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;現(xiàn)在我們把這個(gè)工具交給天文專家，&rdquo;亞歷山大說。&ldquo;我們認(rèn)為這可能是一種有價(jià)值的資源，可以讓天空調(diào)查獲得盡可能真實(shí)的數(shù)據(jù)。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>這項(xiàng)研究，&ldquo;用展開的即插即用ADMM進(jìn)行弱引力透鏡的星系圖像反褶積&rdquo;，使用了西北大學(xué)計(jì)算攝影實(shí)驗(yàn)室的計(jì)算資源。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南者留學(xué)態(tài)度觀點(diǎn)。</p> </blockquote>