新技术使用AI来定位和计算月球上的陨石坑

【博科园-科学科普(关注“博科园”看更多)】由T斯卡伯勒大学的研究人员开发的一项新技术是利用自动驾驶汽车背后的相同技术来测量月球上火山口撞击的大小和位置。行星科学中心(CPS)的博士后研究员Mohamad Ali-Dib说:“在计算月球上的陨石坑时,这是一种非常古老的方法。基本上需要手动查看图像,找到并计算陨石坑的数量,然后根据图像大小计算它们的大小。在这里开发了一种来自人工智能的技术,可以使整个过程自动化,从而节省大量时间和精力。过去研究人员尝试开发算法来识别和计算月球陨石坑,但是当它们用于新的,以前看不见的陨石坑时,它们往往表现不佳。相比之下,Ali-Dib和他的同事开发的技术可以很好地推广到看不见的月球,甚至像水星等其他陨石体。

T斯卡伯勒大学U研发的基于人工智能的新技术可以算出月球上的陨石坑。图片版权:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

Ali-Dib说:这是我们第一次有一种算法,可以很好地检测陨石坑,不仅是月球的一部分,还有水星的地区,”他与Ari Silburt,Chenchong Charles Zhu和一个团队一起开发了这项技术。 CPS和加拿大理论天体物理研究所(CITA)的研究人员。为了确定其准确性,研究人员首先在覆盖三分之二的月球的大型数据集上训练神经网络,然后在余下的三分之一的月球上测试他们的训练网络。它工作得非常好,因此它能够识别两倍于传统手动计数的陨石坑。事实上,它能够在月球上识别出约6000个以前不明的陨石坑。该技术本身依赖于卷积神经网络,这是一类机器学习算法,已成功用于计算机视觉,为动力机器人甚至自动驾驶汽车提供动力。算法使用的数据取自从轨道卫星收集的高程地图。

虽然没有研究人员有过火山口计数的经验,但他们能够开发这项技术,这是由T斯卡伯勒大学的副教授Kristen Menou和几位作者在机器学习和深度学习可以帮助解决特定的科学问题。成千上万的不明身份的小陨石坑正在月球上,人类通过眼睛有效地表征它们是不现实的,”T大学天文学和天体物理学系的前研究生Silburt说。机器真的有可能帮助识别这些小陨石坑,并揭示未被发现的关于太阳系形成的线索。了解陨石坑在月球上的大小和位置非常重要,因为它为我们的太阳系历史提供了一个窗口。Ali-Dib指出,通过研究各种形状,大小和年龄的撞击坑,研究人员可以更好地了解太阳系早期发生的物质分布和物理现象。

由于月球缺乏大气,板块构造和水,所以几乎没有侵蚀,因此一些影响陨石坑的时间可以达到40亿年。大陨石坑的年龄也可以通过计算里面有多少个小陨石坑来确定。为了使这种技术起作用,你需要一个像月亮或水星那样的无气体,身体里几乎没有侵蚀发生”,Ali-Dib补充道。至于接下来的步骤,Ali-Dib表示计划将进一步改进算法,使研究人员能够找到更多的陨石坑,并在其他太阳系体上测试它,如火星,Ceres和木星和土星的冰冷卫星。该研究目前正在伊卡洛斯期刊中进行审查,该研究得到了加拿大自然科学和工程研究理事会(NSERC)的资助。

知识:科学无国界,博科园-科学科普

参考:Icarus

内容:经“博科园”判定符合今主流科学

来自:美国宇航局的戈达德太空飞行中心

编译:中子星

审校:博科园

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传播:博科园

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