Το James Webb Space Telescope, το πιο προηγμένο μάτι της ανθρωπότητας στο Διάστημα, είχε ένα μικρό αλλά ενοχλητικό πρόβλημα: έβλεπε θολά. Για έναν αστρονομικό οργανισμό που στοχεύει να εντοπίσει εξωπλανήτες γύρω από μακρινά άστρα και να ρίξει φως στα πρώτα στάδια του Σύμπαντος, μια τέτοια ατέλεια ήταν κρίσιμη. Ωστόσο, μια ομάδα Αυστραλών επιστημόνων κατάφερε να διορθώσει το ζήτημα, όχι με πανάκριβες επεμβάσεις ή διαστημικές αποστολές, αλλά με τη βοήθεια ενός αλγορίθμου τεχνητής νοημοσύνης.
Το πρόβλημα εντοπίστηκε σε ένα από τα δευτερεύοντα όργανα του Webb, το Aperture Masking Interferometer (API), που σχεδιάστηκε και κατασκευάστηκε υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Peter Tuthill από το University of Sydney. Το API δεν είναι από τα τέσσερα κύρια επιστημονικά όργανα του τηλεσκοπίου, αλλά λειτουργεί ως ειδικό εξάρτημα του Near-InfraRed Imager and Slitless Spectrograph (NIRISS), επιτρέποντας μια ιδιαίτερη μορφή απεικόνισης υψηλής ευκρίνειας.
Η λειτουργία του API βασίζεται στη συνένωση φωτός από διαφορετικά τμήματα του κύριου καθρέφτη του Webb, μέσω μιας μάσκας με επτά οπές. Αυτή η τεχνική βοηθά το τηλεσκόπιο να ανιχνεύει αχνά σήματα από μικρούς, σκοτεινούς εξωπλανήτες γύρω από άστρα στη γειτονιά του Γαλαξία μας. Όταν όμως ενεργοποιήθηκε για πρώτη φορά, οι εικόνες που επέστρεφαν ήταν απροσδόκητα θολές.
Το πρόβλημα θύμισε έντονα την περίπτωση του Hubble Space Telescope, το οποίο το 1990 αποδείχτηκε «μυωπικό» εξαιτίας ενός σφάλματος στον κύριο καθρέφτη του. Για τη διόρθωσή του χρειάστηκε μια δαπανηρή επανδρωμένη αποστολή, στην οποία αστροναύτες εγκατέστησαν ειδικά κάτοπτρα διόρθωσης το 1993. Το James Webb, όμως, δεν βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, αλλά σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίων χιλιομέτρων, πολύ πέρα από τη Σελήνη. Οποιαδήποτε φυσική επέμβαση είναι εκτός συζήτησης.
Η αιτία της «θολής όρασης» του Webb βρέθηκε τελικά σε ηλεκτρονικές παραμορφώσεις στους ανιχνευτές υπερύθρων του API. Εκεί μπήκε στο παιχνίδι η τεχνητή νοημοσύνη. Οι Max Charles και Louis Desdoigts, πρώην διδακτορικοί φοιτητές του University of Sydney, ανέπτυξαν ένα νευρωνικό δίκτυο που εντοπίζει και διορθώνει αυτόματα τα αλλοιωμένα pixels. Ονομάζεται AMIGO — ακρωνύμιο του Aperture Masking Interferometry Generative Observations — και λειτουργεί όπως ένας «ψηφιακός οφθαλμίατρος» για το διαστημικό τηλεσκόπιο.
Ο καθηγητής Tuthill εξήγησε με χιούμορ ότι «αντί να στείλουμε αστροναύτες για να βιδώσουν νέα εξαρτήματα, καταφέραμε να το διορθώσουμε με κώδικα». Το AMIGO, αφού εκπαιδεύτηκε σε δεδομένα του Webb, μπόρεσε να αφαιρέσει τα τεχνητά ηλεκτρικά σήματα που παραμόρφωναν τις εικόνες, επαναφέροντας τη λεπτομέρεια και την καθαρότητα των παρατηρήσεων.
Τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Η ομάδα δοκίμασε το AMIGO σε παρατηρήσεις ενός αμυδρού εξωπλανήτη και ενός καφέ νάνου – ενός ψυχρού, χαμηλής μάζας άστρου – σε απόσταση 133 ετών φωτός από τη Γη. Οι εικόνες που προέκυψαν ήταν πιο καθαρές και λεπτομερείς από ποτέ. Σε άλλες δοκιμές, το API με τη βοήθεια του AMIGO απεικόνισε με ακρίβεια ένα πίδακα που εκτοξεύεται από μαύρη τρύπα, τη φλογερή επιφάνεια του φεγγαριού Ιώ του Δία, καθώς και αστρικούς ανέμους από ένα μεταβλητό άστρο.
Ο Louis Desdoigts, σήμερα ερευνητής στο Leiden University στην Ολλανδία, δήλωσε ότι «είναι απίστευτα ικανοποιητικό να βλέπεις μια λύση λογισμικού να επεκτείνει τη δυνατότητα ενός τόσο πολύτιμου οργάνου». Πράγματι, το AMIGO αποδεικνύει πως η σύμπραξη μηχανικής μάθησης και αστρονομίας μπορεί να μεταμορφώσει όχι μόνο τον τρόπο που παρατηρούμε το διάστημα, αλλά και το πώς διαχειριζόμαστε προβλήματα σε αποστολές που βρίσκονται πέρα από την ανθρώπινη πρόσβαση.
Από τότε που τέθηκε σε λειτουργία τον Ιούλιο του 2022, το James Webb Space Telescope έχει επαναπροσδιορίσει την κατανόησή μας για το Σύμπαν. Έχει αποκαλύψει λεπτομέρειες για τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών και μαύρων τρυπών, έχει εξετάσει την ατμόσφαιρα εξωπλανητών με πρωτοφανή ακρίβεια και έχει προσφέρει εικόνες που άλλαξαν την αστρονομία για πάντα.
Τώρα, με το API και το AMIGO να λειτουργούν στο μέγιστο των δυνατοτήτων τους, το Webb είναι έτοιμο να ανοίξει ακόμη περισσότερο το παράθυρο προς το άγνωστο. Σε αντίθεση με την εποχή του Hubble, όπου η λύση απαιτούσε μεταλλικά εργαλεία και διαστημικά ταξίδια, το Webb αποδεικνύει ότι οι μεγαλύτερες επιδιορθώσεις μπορούν να προέλθουν από μερικές γραμμές κώδικα — και από τη δημιουργική δύναμη της τεχνητής νοημοσύνης.
[source]
