ИИ “упал” в черную дыру и вернулся обратно 

Черные дыры — одни из наиболее загадочных объектов во Вселенной. Они представляют собой области пространства с такой мощной гравитацией, что ничего, даже свет, не может покинуть их пределы. Изучение черных дыр всегда было сложной задачей для астрономов, так как наблюдать их напрямую невозможно. Однако с развитием технологий искусственного интеллекта (ИИ) исследователи начали находить новые способы изучения этих таинственных объектов. 

Прорыв в исследовании черных дыр

Команда астрономов под руководством Майкла Янссена из Университета Радбуда (Нидерланды) подготовила и обучила нейронную сеть для обработки и анализа больших объемов данных, полученных с помощью системы Event Horizon Telescope (EHT). Эта сеть представляет собой интерферометры, которые работают совместно, чтобы создать изображения черных дыр и изучить их свойства. 

В 2019 году EHT впервые представила миру изображение сверхмассивной черной дыры в галактике Мессье 87, а в 2022 году — черной дыры Стрелец А*, расположенной в центре нашего Млечного Пути. Эти достижения стали возможны благодаря сложным алгоритмам обработки данных и мощным вычислительным ресурсам. Однако, несмотря на успехи, данные, стоящие за этими изображениями, все еще содержат множество потенциально недостоверной информации.  

Новый взгляд на данные

Чтобы повысить точность анализа, команда Янссена решила использовать байесовскую нейронную сеть. Так называют сети, в которых взаимодействие между отдельными элементами представлено не конкретными цифрами или формулами, а вероятностными значениями, что делает всю систему более гибкой и при этом быстродействующей.

Благодаря такому подходу специалисты загрузили в ИИ миллионы синтетических файлов (смоделированных на компьютере на основе реального поведения черной дыры), что значительно увеличило объем данных для обучения нейронной сети. В отличие от предыдущих исследований, где использовались лишь несколько реалистичных синтетических файлов, новая методология позволила обучать нейросеть на основе огромного массива информации.

В итоге ИИ научился довольно точно выявлять закономерности и аномалии в данных, что позволило исследователям более точно вычислить, например, скорость вращения сверхмассивной черной дыры в центре Млечного Пути и еще кое-какие ее особенности.  

Взгляд в черную дыру

Воспользовавшись ИИ и имеющимися данными, ученые смогли “заглянуть внутрь “ черной дыры в центре Млечного Пути. Таким образом они уточнили скорость ее вращения и выяснили, что ось вращения практически совпадает с лучом зрения земного наблюдателя. Излучение же вблизи черной дыры оказалось в основном сформировано чрезвычайно горячими заряженными частицами в аккреционном диске, а вовсе не так называемым релятивистским джетом, как считалось ранее. Кроме того, выяснилось, что магнитные поля в аккреционном диске, скорее всего, ведут себя иначе, чем предполагает общепринятая теория аккреции. В ближайшее время исследователи планируют уточнить этот механизм поведения на других примерах.