Die Erkennungsgenauigkeit erreicht 99,8 %! Mithilfe von KI „Sonden“ entdecken, die die Geschichte des Universums bezeugen?

Die Menschen blicken zum Sternenhimmel hinauf. Tatsächlich sind diese fernen Sternenlichter Milliarden von Jahren durch Zeit und Raum gereist und haben uralte Geschichten erzählt. Die Absorptionslinien des neutralen Kohlenstoffs sind als Schlüsselindikatoren für kalte Gaswolken in frühen Galaxien wie Zeugen der Geschichte des Universums. Ihre Existenz bietet den Menschen die Möglichkeit, einen Blick in die Geheimnisse der Sterne zu werfen.

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Während der Sternentwicklung wird bei Sternexplosionen Materie freigesetzt, die reich an chemischen Elementen ist. Diese Elemente durchlaufen im Inneren des Sterns Kernfusionsreaktionen und diffundieren durch die Explosion in den umgebenden Raum. Unter anderem reichert sich im Verlauf der Explosion auch interstellarer Staub mit Elementen wie Kohlenstoff, Sauerstoff und Silizium im interstellaren Medium an, der nicht nur eine wichtige materielle Grundlage für die Entstehung neuer Sterne und Planetensysteme bildet, sondern auch eine Schlüsselrolle bei der Abkühlung und Kondensation des interstellaren Mediums spielt.

Studien haben gezeigt, dass sich in verschiedenen interstellaren Medien die Absorptionslinien von neutralem atomarem Kohlenstoff (CⅠ) bei Wellenlängen von 1560 und 1656 nutzen lassen, um die Menge an kaltem Gas festzustellen und so die Bildung von Molekülwolken, interstellarem Staub und Sternen aufzudecken. Allerdings ist die derzeitige Stichprobengröße der Quasarspektren mit CI-Absorptionslinien zu klein, um als leistungsfähiges Instrument zum Verständnis der allgemeinen Entwicklung der chemischen Häufigkeit im frühen Universum und der Entwicklung von Galaxien zu dienen.

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Kürzlich suchte ein internationales Team unter der Leitung von Ge Jian, einem Forscher am Shanghai Astronomical Observatory der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, mithilfe von Deep-Learning-Methoden in den vom Sloan Sky Survey III veröffentlichten Daten nach neutralen Kohlenstoffabsorptionslinien (CⅠ-Absorptionslinien). Dadurch wurde das Geheimnis der Zusammensetzung kalter Gaswolken in Galaxien im frühen Universum gelüftet und 107 Beispiele neutraler Kohlenstoffabsorptionslinien im frühen Universum entdeckt. Diese Entdeckung trägt nicht nur zu einem neuen Verständnis der Evolution der Galaxien im frühen Universum bei, sondern beweist auch das enorme Potenzial künstlicher Intelligenz in der astronomischen Forschung. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in den Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) veröffentlicht.

KI-Anwendungen im Bereich der Astronomie helfen den Menschen, die Sterne und das Meer zu erreichen.

Tatsächlich zeigt die neueste Forschung von Professor Ge Jian nur die Spitze des Eisbergs der Anwendung von KI-Technologie in der Astronomie. Mit der Weiterentwicklung der Astronomie werden auch die Herausforderungen immer komplexer. Sie reichen von der Verwaltung riesiger Datenmengen über die präzise Navigation bei der Erforschung des Weltraums bis hin zu detaillierten Untersuchungen ferner Galaxien. All dies erfordert Lösungen, die über traditionelle Methoden hinausgehen.

Durch die Einführung der KI-Technologie können nicht nur riesige, durch astronomische Beobachtungen generierte Datensätze verarbeitet und analysiert werden, sondern sie spielt auch eine Schlüsselrolle bei der Mustererkennung, der prädiktiven Modellierung und automatisierten Beobachtungen und erweitert so die Grenzen unseres Verständnisses des Universums erheblich.

In den letzten Jahren haben Forscher begonnen, das Universum mithilfe von KI immer besser zu verstehen. Im Jahr 2022 nutzten Informatiker des Argonne National Laboratory des US-Energieministeriums in Zusammenarbeit mit der University of Chicago, der University of Illinois at Urbana-Champaign, NVIDIA, IBM und anderen Institutionen eine Kombination aus KI und Supercomputern, um Daten im Umfang eines Monats in weniger als 7 Minuten zu verarbeiten und gleichzeitig vier Gravitationswellensignale zu identifizieren, die durch die Verschmelzung Schwarzer Löcher erzeugt wurden.

Im Jahr 2023 gründete Musk offiziell das Unternehmen xAI mit dem Ziel, die wahre Natur des Universums zu verstehen. Musk sagte einmal in einem Interview: „In gewisser Weise ist es unwahrscheinlich, dass eine künstliche Intelligenz, der es darum geht, das Universum zu verstehen, die Menschheit auslöscht, weil wir ein interessanter Teil des Universums sind.“ Im Mai dieses Jahres erhielt xAI im Rahmen einer Finanzierungsrunde der Serie B mehr als 6 Milliarden US-Dollar, wodurch die Bewertung des vor weniger als 10 Monaten gegründeten Unternehmens auf rund 18 Milliarden US-Dollar stieg.

Im April 2024 veröffentlichte die Arbeitsgruppe für künstliche Intelligenz des Nationalen Astronomischen Observatoriums der Chinesischen Akademie der Wissenschaften eine neue Generation des astronomischen Modells „Xingyu 3.0“, das auf Grundlage des Open-Source-Modells Tongyi Qianwen erstellt wurde und nun erfolgreich mit dem Mini-Sitian-Teleskop-Array am Xinglong-Observatorium des Nationalen Astronomischen Observatoriums verbunden wurde. Dies ist ein klassisches Beispiel für die Anwendung großer Modelle im wissenschaftlichen Bereich und zugleich die erste Anwendung großer Modelle im Bereich der astronomischen Beobachtung.

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Im riesigen Universum scheint das Unbekannte immer größer zu sein als das Bekannte, doch die Erforschung der KI hat bereits begonnen, ihre Brillanz zu zeigen. Wir haben Grund zu der Annahme, dass KI mit der Weiterentwicklung der Technologie in Zukunft weitere Geheimnisse des Universums enthüllen, den Menschen helfen wird, das Universum, in dem wir leben, besser zu verstehen und uns zum Meer der Sterne führen wird.