นักดาราศาสตร์เครื่องสามารถช่วยเราค้นหาสิ่งที่ไม่รู้จักในเอกภพ

นักดาราศาสตร์เครื่องสามารถช่วยเราค้นหาสิ่งที่ไม่รู้จักในเอกภพ

พัลซาร์ ควอซาร์ สสารมืด และพลังงานมืดมีอะไรที่เหมือนกัน? คำตอบ: แต่ละคนทำให้ผู้ค้นพบประหลาดใจ ในขณะที่วิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่ก้าวหน้าไปอย่างระมัดระวังและเป็นระบบ การค้นพบที่น่าทึ่งจริงๆ ทางดาราศาสตร์ส่วนใหญ่เป็นสิ่งที่คาดไม่ถึง กล้องโทรทรรศน์หลายตัวของเราถูกสร้างขึ้นเพื่อค้นหาสิ่งแปลกปลอมที่รู้จัก: สิ่งที่เรารู้ว่าเราไม่รู้ เช่น การระบุสิ่งที่ประกอบเป็นสสารมืด แต่ความก้าวหน้าที่แท้จริงเป็นสิ่งที่ไม่รู้จัก นี่คือสิ่งที่เราไม่สงสัยด้วยซ้ำว่ามีอยู่จริงจนกว่าเราจะพบมันโดยบังเอิญ

ตัวอย่างเช่น จากการค้นพบที่ยิ่งใหญ่ที่สุดสิบรายการด้วยกล้อง

โทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลมีเพียงหนึ่งรายการเท่านั้นที่นำเสนอในข้อเสนอที่ใช้ในการสร้างและเปิดตัว อันนั้นวัดอัตราการขยายตัวของเอกภพเป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้ว

สนับสนุนการทำข่าวที่เป็นกลางด้วยการวิจัย

กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรามีคำถามเกี่ยวกับบางสิ่งที่เรารู้ และเราคิดว่าฮับเบิลสามารถตอบคำถามนี้ได้ การค้นพบอื่น ๆ ส่วนใหญ่ไม่เป็นที่รู้จัก: เราไม่รู้ว่ามันคืออะไรจนกระทั่งเราบังเอิญเจอมัน

ซึ่งรวมถึงการค้นพบพลังงานมืดซึ่งเป็นการค้นพบฮับเบิลเพียงครั้งเดียว (จนถึงปัจจุบัน) ที่ได้รับรางวัลโนเบลในปี 2554

การค้นพบโอกาส

พิจารณาพัลซาร์ พวกเขาถูกค้นพบในปี 1960 เมื่อ Jocelyn Bell Burnellนักศึกษาปริญญาเอกที่สดใสในสหราชอาณาจักรกำลังศึกษาการกระพริบของคลื่นวิทยุโดยอิเล็กตรอนในอวกาศ

เธอสังเกตเห็นเศษเล็กๆ น้อยๆ ที่เธอเรียกว่า ” เศษขยะ ” บนเครื่องบันทึกแผนภูมิของเธอ และตระหนักว่าสิ่งเหล่านี้เป็นสิ่งที่น่าตกใจมากกว่าการรบกวนจากรถแทรกเตอร์เพียงอย่างเดียว และด้วยเหตุนี้จึงค้นพบพัลซาร์ ซึ่งไม่มีใครรู้จักมาก่อน ซึ่งแอนโทนี ฮิววิช หัวหน้างานของเธอได้รับรางวัลโนเบลในปี1974 รางวัลสำหรับฟิสิกส์

นอกเหนือจากการเป็นนักเรียนที่สดใส อดทน และใจกว้างแล้ว เบลล์ เบอร์เนลล์ยังเฝ้าสังเกตจักรวาลในแบบที่ไม่เคยสังเกตมาก่อน จากการดูการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วของคลื่นวิทยุ เธอกำลังสังเกตเอกภพโดยใช้พารามิเตอร์ ซึ่งในกรณีนี้คือการสังเกตในช่วงเวลาสั้นๆ ซึ่งไม่เคยใช้มาก่อน

การค้นพบอื่นๆ เกิดขึ้นเมื่อผู้คนสังเกตด้วยพารามิเตอร์ที่แตกต่างกัน 

เช่น ความจางหรือพื้นที่ท้องฟ้าที่ไม่เคยมีใครสังเกตมาก่อน พารามิเตอร์เหล่านี้ประกอบกันเป็นพื้นที่พารามิเตอร์ของเรา

การค้นพบทางดาราศาสตร์ที่สำคัญส่วนใหญ่ดูเหมือนจะเกิดขึ้นเมื่อมีคนสังเกตส่วนใหม่ของสเปซพารามิเตอร์ การสังเกตจักรวาลในแบบที่ไม่เคยสังเกตมาก่อน

วิธีใหม่นี้อาจประกอบด้วยการมองให้ลึกขึ้น หรือด้วยความละเอียดที่ดีขึ้น หรือในระดับที่ใหญ่ขึ้น หรืออาจเพียงแค่เห็นจักรวาลมากขึ้น การขยายพารามิเตอร์เหล่านี้ไปยังพื้นที่ที่ไม่ได้สำรวจมีแนวโน้มที่จะนำไปสู่การค้นพบที่ไม่คาดคิด

ขณะนี้มีการสร้างกล้องโทรทรรศน์รุ่นต่อไปหลายตัว ดำเนินการอย่างกล้าหาญในที่ที่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ใดทำมาก่อน สิ่งเหล่านี้จะขยายปริมาตรของพื้นที่พารามิเตอร์เชิงสังเกตอย่างมีนัยสำคัญ และโดยหลักการแล้วควรค้นพบปรากฏการณ์ใหม่ที่ไม่คาดคิดและวัตถุประเภทใหม่

ตัวอย่างเช่นกล้องโทรทรรศน์ ASKAPมูลค่า 165 ล้านดอลลาร์ออสเตรเลียของ CSIRO ซึ่งใกล้จะเสร็จสมบูรณ์แล้ว กำลังสำรวจพื้นที่หลายพารามิเตอร์ที่ไม่จดที่แผนที่ โดยมีโอกาสสูงที่จะพบกับการค้นพบครั้งใหญ่ที่คาดไม่ถึงซึ่งอาจเขย่าโลกวิทยาศาสตร์ได้

แต่เราจะรับรู้หรือไม่เมื่อเราเห็นมัน? อาจจะไม่.

Bell Burnell ค้นพบพัลซาร์โดยการกลั่นกรองข้อมูลทั้งหมดของเธออย่างลำบาก และสังเกตเห็นความผิดปกติเล็กๆ น้อยๆ ที่ไม่ตรงกับความเข้าใจของเธอเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์

ข้อมูลเท่าไหร่?

หาก Bell Burnell กำลังสังเกตการณ์ด้วย ASKAP เธอจะต้องกลั่นกรองข้อมูลประมาณ 80 เพตะไบต์ต่อปี จากเครื่องที่ซับซ้อนจนไม่มีใครเข้าใจข้อมูลทุกส่วนอย่างแท้จริง ขอโทษที สมองของเบลล์ เบอร์เนลล์ยังไม่พร้อมทำงานกรองข้อมูลจำนวนนั้น

เราไม่สามารถตรวจสอบข้อมูลทั้งหมดด้วยตา วิธีที่เราดำเนินการด้านวิทยาศาสตร์ของเราก็คือ เราตัดสินใจเกี่ยวกับคำถามทางวิทยาศาสตร์ที่เรากำลังถาม และเปลี่ยนให้เป็นแบบสอบถามข้อมูล

จากนั้นเราขุดฐานข้อมูลเพื่อค้นหาบิตข้อมูลที่จะตอบคำถามของเรา

นี่เป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพมากในการตอบคำถามที่ไม่รู้จัก น่าเศร้าที่มันไม่มีประโยชน์ในการค้นหาสิ่งที่ไม่รู้จัก เราได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่เราถามเท่านั้น และไม่ได้รับคำตอบสำหรับคำถามที่เราไม่รู้ว่าเราควรถาม

ตอนนี้จำHitchhiker’s Guide to the Galaxyนิยายวิทยาศาสตร์/แฟนตาซี โดยผู้เขียน Douglas Adams ได้หรือไม่? เมื่อคอมพิวเตอร์ขนาดยักษ์Deep Thoughtพบคำตอบของ “ชีวิต จักรวาล และทุกสิ่ง” ที่ 42 จึงต้องสร้างคอมพิวเตอร์อีกเครื่องที่ใหญ่ขึ้นเพื่อค้นหาว่าคำถามที่แท้จริงคืออะไร

เราจะออกแบบเครื่องจักรหรือซอฟต์แวร์สักชิ้นเพื่อจำลองสมองของ Bell Burnell ในการตรวจจับสิ่งแปลกปลอมที่ไม่รู้จัก แต่ทำงานอย่างสะดวกสบายด้วยข้อมูลขนาดเพตะไบต์และกล้องโทรทรรศน์ที่ซับซ้อนอย่างไม่น่าเชื่อได้หรือไม่

WTF ในสิ่งที่ไม่รู้จัก

ฉันคิดว่าเราทำได้ และเราได้เริ่มโครงการ WTF แล้ว ซึ่งย่อมาจากWidefield ouTlier Finderโดยมีความคืบหน้าจนถึงขณะนี้ที่เผยแพร่เมื่อเดือนที่แล้ว เครื่อง WTF จะกรองข้อมูลขนาดเพตะไบต์ ค้นหาบางสิ่งที่คาดไม่ถึงโดยไม่รู้ว่ากำลังค้นหาอะไรอยู่

เคล็ดลับคือการใช้เทคนิคแมชชีนเลิร์นนิง ซึ่งเราจะสอนซอฟต์แวร์เกี่ยวกับทุกสิ่งที่เรารู้ จากนั้นขอให้ซอฟต์แวร์ค้นหาสิ่งที่เราไม่รู้

ตัวอย่างเช่น อาจพล็อตกราฟความสว่างของคลื่นวิทยุเทียบกับสีออปติก บนกราฟนั้น จะพบกลุ่มควอซาร์ที่รวมกลุ่มกัน กลุ่มกาแลคซีอื่น เช่น ทางช้างเผือก เป็นต้น

บางทีมันอาจจะเจอวัตถุกลุ่มอื่นที่เราคาดไม่ถึงและไม่รู้จักก็เป็นได้ สมองที่อ่อนแอของเราไม่สามารถสร้างกราฟที่เป็นไปได้ทั้งหมดที่จำเป็นต้องลงจุดได้มากไปกว่ารอยบุบเล็กน้อย แต่ WTF จะก้าวไปข้างหน้า

กระบวนการนี้จะไม่ง่าย ในตอนแรก WTF อาจจะเปิดสิ่งที่เราลืมบอก และมันจะค้นหาสัญญาณรบกวนทางวิทยุและสิ่งประดิษฐ์เครื่องมือด้วย

เมื่อเราค่อย ๆ สอนให้รู้ว่าสิ่งเหล่านี้คืออะไร มันจะเริ่มรู้จักวัตถุและปรากฏการณ์ใหม่ ๆ อย่างแท้จริง ที่สำคัญกว่านั้น มันจะเริ่มเรียนรู้สิ่งใหม่ ๆ จากข้อมูลที่สมองของเรามองไม่เห็นด้วยความซับซ้อนหลายมิติ แต่จะถูกบดขยี้สำหรับ WTF

เราคาดว่า WTF จะฉลาดกว่าเรา สามารถค้นหาการค้นพบหายากที่ฝังอยู่ในข้อมูลได้ บางที WTF อาจได้รับรางวัลโนเบลรางวัลแรกที่ไม่ใช่มนุษย์ด้วยซ้ำ

Credit : UFASLOT888G