13
Επιστήμη & Έρευνα

Πώς τα αυτόνομα τηλεσκόπια θα μεταμορφώσουν την αστρονομία

Πώς τα αυτόνομα τηλεσκόπια θα μεταμορφώσουν την αστρονομία
Η νέα γενιά αυτόνομων (και μάλιστα με τεχνολογία τεχνητής νοημοσύνης) τηλεσκοπίων θα οδηγήσει σε νέες ανακαλύψεις στην επιστήμη της αστρονομίας και θα αυξήσει τη γνώση μας για το σύμπαν.

Στον 20ο και στον 21ο αιώνα, η φυσική αντιμετωπίζει ένα νέο πρόβλημα, το οποίο δεν είχε συναντήσει ποτέ άλλοτε μέχρι τώρα, σε όλη την ιστορία της ανθρωπότητας. Το πρόβλημα αυτό είναι πως, ως ανθρωπότητα, έχουμε πεπερασμένο αριθμό συσκευών παρατήρησης αλλά σχεδόν άπειρο αριθμό «στόχων» προς παρατήρηση. Με άλλα λόγια… δεν ξέρουμε που να πρωτοκοιτάξουμε. Ακόμα χειρότερα, όχι μόνο δεν ξέρουμε που να πρωτοκοιτάξουμε, βασιζόμενοι στις λίστες με πιθανώς ενδιαφέροντες στόχους, αλλά ερχόμαστε αντιμέτωποι με το ενδεχόμενο να στρέψουμε το τηλεσκόπιό μας προς έναν ελάχιστα ενδιαφέροντα στόχο, την ίδια στιγμή που σε ένα άλλο σημείο συμβαίνουν φαινόμενα τεράστιας επιστημονικής σημασίας.

Σήμερα οι παρατηρήσεις γίνονται πρακτικά με τον ίδιο σχεδόν τρόπο που γίνονταν και δεκαετίες πριν: με λίστες προτεραιότητας! Κάποιος επιστήμονας ζητά χρόνο σε ένα τηλεσκόπιο, μπαίνει σε μια λίστα αναμονής και, όταν έρθει η σειρά του, δίνει οδηγίες για το που θέλει να στρέψει το τηλεσκόπιο και τι να παρατηρήσει. Αυτές οι λίστες αλλάζουν, βέβαια, αν γίνει κάτι πολύ σημαντικό, αλλά υπό κανονικές συνθήκες κανένας δε μπορεί να γνωρίζει από πριν τι πρόκειται να «δει» το κάθε τηλεσκόπιο, ούτε το πότε και το που θα συμβούν σημαντικά φαινόμενα.

Αυτά μέχρι σήμερα. Εδώ μπαίνει η ιδέα των αυτόνομων τηλεσκοπίων. Η βασική ιδέα είναι η διασύνδεση πολλών (ή και όλων) των μεγάλων τηλεσκοπίων ανά τον κόσμο σε ένα δίκτυο, το οποίο δεν θα ελέγχεται από λίστες αναμονής ή από ανθρώπους χειριστές, αλλά από συστήματα τεχνητής νοημοσύνης, τα οποία θα μπορούν να παρακολουθούν τον ουρανό και να στρέφουν τα τηλεσκόπια προς στόχους ενδιαφέροντος σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα. Για παράδειγμα, αν κάποιος αστέρας γίνει supernova ή κάποια μαύρη τρύπα αρχίσει να εκπέμπει ακτινοβολία, το σύστημα θα φροντίσει έτσι ώστε να γυρίσουν τα τηλεσκόπια προς την σωστή κατεύθυνση όσο πιο γρήγορα γίνεται, ώστε να καταγράψουν το γεγονός.

Η εισαγωγή της τεχνητής νοημοσύνης, όμως, ανοίγει και μια άλλη δυνατότητα: να δημιουργήσουμε ένα σύστημα το οποίο να έχει στόχο την απάντηση συγκεκριμένων ερωτημάτων ή τη λύση συγκεκριμένων προβλημάτων που απασχολούν τους αστροφυσικούς σήμερα, και να στρέφει τα τηλεσκόπια προς συγκεκριμένους στόχους. Οι στόχοι αυτοί θα επιλέγονται, όμως, από το ίδιο το σύστημα, μετά από ανάλυση όλων των διαθέσιμων δεδομένων που θα έχει, σε μια τεράστια βάση δεδομένων που θα περιλαμβάνει όλες τις παρατηρήσεις από όλα τα ουράνια σώματα που έχουν παρατηρηθεί από όλα τα τηλεσκόπια. Έτσι θα μπορεί να διαλέξει τους κατάλληλους στόχους, τους οποίους θα θεωρεί ως πιο πιθανούς να του δώσουν χρήσιμα δεδομένα για να βρει τη λύση στα προβλήματα που του έχουν τεθεί από τους επιστήμονες.

Ήδη ένα τέτοιο σύστημα δοκιμάστηκε το 2016, και το οποίο ονομάστηκε SPOKES – SPectrOscopic KEn Simulation. Το σύστημα μπορούσε να υπολογίσει κοσμολογικές σταθερές, με βάση γνωστές σταθερές της φυσικής όσο και πληροφορίες για τα τηλεσκόπια και τα άλλα όργανα που θα χρησιμοποιούνταν για τις παρατηρήσεις. Με άλλα λόγια, μπορούσε να εξομοιώσει την αλληλεπίδραση τηλεσκοπίου – σύμπαντος, έτσι ώστε να υπολογίσει συγκεκριμένα πράγματα. Βάζοντας στο σύστημα αυτό και υποσυστήματα machine learning, το σύστημα μπορούσε να υπολογίσει ακόμη και το πως θα έπρεπε να είναι κατασκευασμένο το ιδανικό σύστημα καταγραφής (δηλαδή τηλεσκόπιο) για την κάθε παρατήρηση!

Τα συστήματα αυτά συνεχίζουν και εξελίσσονται ακόμη και σήμερα. Μάλιστα, οι επιστήμονες έχουν πολύ μεγάλες προσδοκίες από αυτά. Κάποιοι μάλιστα πιθανολογούν πως ένα τέτοιο σύστημα θα μπορούσε, όχι μόνο να δώσει απαντήσεις σε προβλήματα που ήδη γνωρίζουμε, αλλά να παράξει ακόμη και νέες θεωρίες, να μας δώσει νέες «αλήθειες» για τη φύση και τη δομή του σύμπαντος, τις οποίες εμείς οι άνθρωποι δε θα μπορούσαμε να φανταστούμε καν – ή να παρατηρήσει φαινόμενα τα οποία διαφεύγουν της ανθρώπινης προσοχής.

Προφανώς, οι άνθρωποι δεν θα σταματήσουμε ποτέ να κοιτάμε τ’ άστρα. Τελικά, η ανάγκη να εξηγήσουμε το σύμπαν είναι ανθρώπινη ανάγκη. Αλλά όσο η γνώση μας μεγαλώνει και όσο αρχίζουμε και αγγίζουμε τα όρια της ανθρώπινης διανόησης, τόσο μεγαλύτερη θα είναι και η ανάγκη για μηχανική βοήθεια. Και αυτό δεν είναι κακό. Το να βάλεις ένα σύστημα τεχνητής νοημοσύνης να παρατηρεί το σύμπαν, έτσι ώστε να σε βοηθήσει να κατανοήσεις τον τρόπο λειτουργίας του σύμπαντος είναι απλά ένα βήμα παραπέρα. Όπως το να βοηθήσεις το ανθρώπινο μάτι να δει το σύμπαν καλύτερα, βάζοντας ένα τηλεσκόπιο μπροστά στο μάτι.