Anthropic hat sich mit Astronomen zusammengetan, um die erste vollständige UV-Karte des gesamten Himmels fertigzustellen

Zusammenfassung:

Anthropic hat einen Wissenschaftsblog gepostet: Brice Ménard, ein Astrophysiker an der Johns Hopkins University (ebenfalls Forscher bei Anthropic), nutzte seine eigene wissenschaftliche Forschungswerkbank Claude Science, um die erste vollständige Ultraviolettkarte des gesamten Himmels zu erstellen. Auf dieser Karte

wurde etwa ein Drittel des Himmels noch nie von einem Ultraviolett-Teleskop gesehen und wurde von Claude vorhergesagt

, beschriften Sie jedes Pixel mit „tatsächliche Messung/Vorhersage“ und fügen Sie eine Fehlerschätzung bei.

Laut offizieller Aussage dauerte diese Arbeit einige Wochen. Mit der Hilfe von Claude dauerte es ein paar Tage, und Ménard war in diesen Tagen mit anderen Projekten beschäftigt. Was für ein besonderer AI4S

Ganztägige UV-Karte

Warum fehlt ein Stück UV?

Wenn Ménard Astrophysikunterricht nimmt, beginnt er oft damit, den Schülern zu zeigen, wie derselbe Himmel in verschiedenen Wellenlängenbereichen aussieht: Im sichtbaren Licht gibt es hauptsächlich Sterne; im Infrarotbereich leuchten die Staubpartikel im Gürtel der Milchstraße; im Radio verblassen die Sterne und der Staub, und Wasserstoff, der Rohstoff für die Entstehung von Sternen, erscheint; und im Röntgenbereich Phänomene wie Sternexplosionen und Materie, die sich spiralförmig in schwarze Löcher verwandelt

Sichtbares Licht, Infrarot, Radio

Im ultravioletten Licht gibt es viele Informationen, die es wert sind, erforscht zu werden, wie zum Beispiel Staub, der durch Sternenlicht beleuchtet wird, von Wolken um junge Sterne bis hin zu Ringen, die nach Sternexplosionen zurückbleiben …

Aber jedes Mal, wenn im Kurs darüber gesprochen wird, sagte Ménard, dass er sich zuerst entschuldigen muss, da die aktuelle Ultraviolettkarte immer einen leeren Bereich aufweisen wird und ultraviolette Strahlen von der Ozonschicht in der Atmosphäre absorbiert werden. Selbst bei der Beobachtung aus dem Weltraum beobachten mehrere Teleskope nur einen Bereich des Himmels

Die größten Beobachtungsdaten stammen hier vom Ultraviolett-Durchmusterungssatelliten GALEX der NASA, der zwischen 2003 und 2013 etwa 38.000 Bilder aufgenommen hat und damit etwa zwei Drittel des Himmels abdeckt.

Es werden bewusst Orte vermieden, an denen sich helle Sterne sammeln, einschließlich der gesamten Scheibe der Milchstraße

, aus Angst, dass starkes Licht den Detektor durchbrennen könnte. Später fügten Swift von der NASA und FIMS/SPEAR aus Südkorea einige hinzu, aber zusammen gibt es immer noch einige Lücken

Wenn Sie fragen möchten, ob es möglich ist, diese Bilder zusammenzusetzen, ist dies technisch möglich, aber äußerst mühsam: Es erfordert eine Pixel-für-Pixel-Kalibrierung, aber Astronomen haben immer dringendere Forschungsarbeiten zur Hand, daher wird diese Art von Arbeit immer aufgeschoben.

emmm..."die langsame Arbeit mit niedriger Priorität, die Wissenschaftler immer aufschieben"

Lass Claude den Himmel erschaffen

Diesen Sommer beschloss Ménard, Claude Science mit der Erstellung dieses Bildes zu beauftragen. Die Anweisung besteht nur aus einem Satz: Finden Sie alle UV-Daten, die gefunden werden können, vereinheitlichen Sie sie im gleichen Maßstab, synthetisieren Sie ein Bild und füllen Sie dann jeden Himmelsausschnitt aus, der noch nie von einem Ultraviolett-Teleskop gesehen wurde

Nachdem Claude die Aufgabe erhalten hat, sieht der Prozess ungefähr so ​​aus:

Suchen Sie zunächst online nach öffentlich verfügbaren UV-Erhebungsdaten und laden Sie sie dann herunter (die Datenmenge hier ist riesig, es gibt allein Zehntausende Bilder von GALEX, die über viele Jahre und unter verschiedenen Bedingungen aufgenommen wurden)

Der nächste Schritt besteht darin, die Daten zu bereinigen, um alle Daten intern konsistent zu machen, und den Bereich um den hellen Stern herum zu verarbeiten, wo es etwas Blendung geben wird

Dann wird das Koordinatensystem ausgerichtet und die von mehreren Instrumenten erhaltenen Daten werden kreuzkalibriert, auf dieselbe Auflösung neu gezeichnet und auf dasselbe Koordinatensystem ausgerichtet

Auf der gesamten Karte ist ein Drittel des Leerraums vorhanden. Ménard bat Claude, Inpainting zu verwenden: Das Modell sah sich eine große Anzahl von Fotos an, um die beschädigten und fehlenden Teile auszufüllen

Nach mehreren Korrekturrunden

beträgt der Unterschied zwischen der korrigierten und der tatsächlichen Messung nur etwa 10 %

, der Unterschied ist für das menschliche Auge fast unsichtbar

Schließlich berechnete Claude die ultraviolette Helligkeit von 100 Millionen Sternen basierend auf den Messungen des sichtbaren Lichts des Gaia-Satelliten der Europäischen Weltraumorganisation und überlagerte sie mit dem fertigen Hintergrund. Die erste Version der vollständigen Ganztages-UV-Karte ist da

Vom Auffüllen der Löcher bis zum Auffüllen gibt es insgesamt vier Schritte

Die gesamte Pipeline ist in einem Bild dargestellt: Der Zylinder sind öffentliche Daten, das blaue Kästchen sind die Schritte, die Claude gemäß den Regeln ausgeführt hat, das violette Kästchen ist der Teil, den es mithilfe statistischer Methoden gelernt hat, und das grüne Kästchen ist die Fusion und das fertige Produkt. Der Integrationsschritt wird priorisiert. Die tatsächliche GALEX-Messung steht an erster Stelle und die Modellvorhersage an letzter Stelle. Wo es eine tatsächliche Messung gibt, hat die Vorhersage nicht das Sagen.

Es sieht kompliziert aus, ist aber tatsächlich kompliziert

Mensch in einer kleinen Schleife

Während der gesamten Mission hat sich Claude auch ein bisschen lächerlich gemacht

Eines Nachts schaute Ménard die verarbeiteten Bilder durch und sah, dass im dunkelsten Bereich des Himmels etwas nicht stimmte: schwache Kreise, jeder etwas heller oder dunkler als der nächste. Diese Kreise waren die „Fußabdrücke“ eines einzelnen GALEX-Schusses. Jedes Mal, wenn GALEX einen kreisförmigen Himmelsbereich aufnimmt, wird jedes Bild mit einer Schicht ungleichmäßigen ultravioletten Leuchtens aus der Erdatmosphäre vermischt. Wenn es nicht vollständig erfasst wird, gibt es einen Helligkeitsunterschied zwischen den Kreisen

Dieses Problem wurde von Claude zu Beginn des Projekts in die Liste der bekannten Probleme aufgenommen, aber die Karte

überstand trotzdem zwei Überprüfungsrunden durch andere Agenten und wurde schließlich von Ménard selbst in einer Nacht mit eigenen Augen entdeckt

Alles, was er zu Claude sagte, war: „Ich kann Scheiben nacheinander sehen, die die Eindrücke einer einzelnen Beobachtung sind. Kannst du sie reparieren?“

Die Agenten folgten den Spuren des atmosphärischen Leuchtens und Claude kalibrierte alle 38.000 Beobachtungen neu. Nachdem man mehrere Stunden daran gearbeitet hat, ist der Kreis verschwunden

Es gibt immer noch einen Kreis auf der linken Seite, aber der Kreis auf der rechten Seite ist verschwunden

Mehr als ein Dutzend Iterationen

Ich arbeite seit mehreren Tagen an diesem Projekt mit insgesamt mehr als zehn Hauptversionen. Der Prozess läuft wie folgt ab:

Ménard plauderte mehrmals in Claude Science hin und her, um zu entscheiden, was als nächstes zu tun sei;

Dann zählte Claude mehrere Stunden lang alleine weiter, während er sich wieder anderen Projekten widmete

Hin und her

Das letzte Bild ist eine Romanze über das Universum. Sie können die leuchtenden Staubwolken um junge helle Sterne und die riesigen Staubringe sehen, die von den Blasen zurückbleiben, die bei der Explosion massereicher Sterne ausgeblasen werden; Weit entfernt von der Scheibe der Milchstraße gibt es schwache Staubfäden, die vom Sternenlicht der gesamten Milchstraße beleuchtet werden. Unterhalb der Scheibe befinden sich die Große und die Kleine Magellansche Wolke, zwei benachbarte Galaxien voller junger Sterne

In der Danksagung dankte er allen, die an diesen Weltraummissionen teilgenommen und die Daten veröffentlicht hatten, und dankte auch den Agenten von Claude Science, die geduldig gearbeitet haben. Was ihn selbst betrifft:

„Mein Beitrag beschränkt sich darauf, sie anzuleiten“