Anthropic se asoció con astrónomos para completar el primer mapa ultravioleta completo de todo el cielo

Resumen:

Anthropic publicó un blog de ciencia: Brice Ménard, astrofísico de la Universidad Johns Hopkins (también investigador de Anthropic), utilizó su propio banco de trabajo de investigación científica Claude Science para hacer el primer mapa ultravioleta completo de todo el cielo. En este mapa,

alrededor de un tercio del cielo nunca ha sido visto por ningún telescopio ultravioleta y fue predicho por Claude

Según el comunicado oficial, tomó algunas semanas realizar este trabajo. Fueron necesarios unos días con la ayuda de Claude, y Ménard estuvo ocupado estos días con otros proyectos. ¡Qué AI4S tan especial!

Mapa UV durante todo el día

¿Por qué falta una pieza de UV?

Cuando Ménard toma clases de astrofísica, a menudo comienza mostrando a los estudiantes cómo se ve el mismo cielo en diferentes bandas de longitud de onda: en luz visible, hay principalmente estrellas; en infrarrojo, las partículas de polvo del cinturón de la Vía Láctea brillan; en la radio, las estrellas y el polvo se desvanecen y aparece el hidrógeno, la materia prima para formar estrellas; y en rayos X, fenómenos como explosiones de estrellas y materia que gira en espiral hacia agujeros negros

Luz visible, infrarroja, radio

Hay mucha información que vale la pena explorar en la luz ultravioleta, como el polvo iluminado por la luz de las estrellas, desde las nubes alrededor de estrellas jóvenes, hasta los anillos que quedan tras las explosiones estelares...

Pero cada vez que en el curso se habla de esto, Ménard dijo que siempre tiene que disculparse primero, porque el mapa ultravioleta actual siempre tendrá un área vacía, y los rayos ultravioleta serán absorbidos por la capa de ozono en la atmósfera. Incluso cuando se observa desde el espacio, varios telescopios sólo observarán una zona del cielo

Los datos de observación más grandes aquí provienen del satélite de exploración ultravioleta GALEX de la NASA, que tomó alrededor de 38.000 imágenes entre 2003 y 2013, cubriendo aproximadamente dos tercios del cielo.

Evita deliberadamente los lugares donde se reúnen estrellas brillantes, incluido todo el disco de la Vía Láctea

Si quieres preguntar si es posible juntar estas imágenes, es técnicamente posible, pero es extremadamente problemático: requiere una calibración píxel por píxel, pero los astrónomos siempre tienen investigaciones más urgentes entre manos, por lo que este tipo de trabajo siempre se pospone

emmm..."el trabajo lento y de baja prioridad que los científicos siempre posponen"

Deja que Claude maquille el cielo

Este verano, Ménard decidió utilizar Claude Science para crear esta imagen. La instrucción es solo una frase: busque todos los datos UV que se puedan encontrar, unifíquelos en la misma escala, sintetice una imagen y luego complete cada pedazo de cielo que nunca haya sido visto por un telescopio ultravioleta

Después de que Claude recibe la tarea, el proceso es más o menos así:

Primero busque en línea datos de encuestas UV disponibles públicamente y luego descárguelos (la cantidad de datos aquí es enorme, hay decenas de miles de fotografías solo de GALEX, tomadas durante muchos años y en diferentes condiciones)

El siguiente paso es limpiar los datos para que cada uno de ellos sea coherente internamente y procesar el área alrededor de la estrella brillante, donde habrá algo de resplandor

Luego se alinea el sistema de coordenadas y los datos obtenidos a través de múltiples instrumentos se calibran de forma cruzada, se vuelven a dibujar con la misma resolución y se alinean con el mismo sistema de coordenadas

Hay un tercio del espacio en blanco en todo el mapa. Ménard pidió a Claude que utilizara inpainting: el modelo miró un gran número de fotografías para completar las partes dañadas y faltantes

Después de varias rondas de correcciones,

la diferencia entre la medida corregida y la real es sólo de aproximadamente el 10%

Finalmente, Claude calculó el brillo ultravioleta de 100 millones estrellas basándose en las mediciones de luz visible del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea y las superpuso al fondo completo. La primera versión del mapa UV completo de todo el día ya está aquí

Desde llenar los agujeros hasta llenarlos, hay cuatro pasos en total

Todo el proceso está en una imagen: el cilindro son datos públicos, el cuadro azul son los pasos que Claude realizó de acuerdo con las reglas, el cuadro morado es la parte que aprendió usando métodos estadísticos y el cuadro verde es la fusión y el producto terminado. Se prioriza el paso de integración. La medición real de GALEX ocupa el primer lugar y la predicción del modelo ocupa el último lugar. Donde hay una medición real, la predicción no tiene voz.

Parece complicado, pero en realidad lo es

Humano en un pequeño bucle

Durante toda la misión, Claude también hizo un poco de ridículo

Una noche, Ménard miró las imágenes procesadas y vio que algo andaba mal en la zona más oscura del cielo: círculos tenues, cada uno un poco más claro o más oscuro que el siguiente. Estos círculos fueron las "huellas" de un solo disparo de GALEX. Cada vez que GALEX toma un área circular del cielo, cada imagen se mezcla con una capa de brillo ultravioleta desigual de la atmósfera terrestre. Si no se captura por completo, habrá una diferencia de brillo entre los círculos

Este problema fue incluido en la lista de problemas conocidos por Claude al comienzo del proyecto, pero el mapa aún así

pasó dos rondas de revisiones por parte de otros agentes y finalmente fue descubierto por el propio Ménard con sus propios ojos en una noche

Lo único que le dijo a Claude fue: "Puedo ver discos uno tras otro, que son las impresiones de una sola observación. ¿Puedes arreglarlos?"

Los agentes siguieron las huellas del resplandor atmosférico y Claude recalibró las 38.000 observaciones. Después de trabajar en él durante varias horas, el círculo desaparece

Todavía hay un círculo a la izquierda, pero el círculo de la derecha ya no está

Más de una docena de iteraciones

He estado trabajando en este proyecto durante varios días, con más de diez versiones principales en total. El proceso sigue este:

Ménard charló varias veces en Claude Science para decidir qué hacer a continuación;

Luego Claude siguió contando solo durante varias horas mientras volvía a trabajar en otros proyectos

Ida y vuelta

La imagen final es un romance del universo. Se pueden ver las brillantes nubes de polvo alrededor de estrellas jóvenes y brillantes y los enormes anillos de polvo que dejan las burbujas expulsadas por la explosión de estrellas masivas; lejos del disco de la Vía Láctea, hay tenues filamentos de polvo iluminados por la luz de las estrellas de toda la Vía Láctea; debajo del disco se encuentran la Gran y la Pequeña Nube de Magallanes, dos galaxias vecinas repletas de estrellas jóvenes

En el reconocimiento agradeció a todos los que participaron en estas misiones espaciales e hicieron públicos los datos, y también agradeció a los agentes de Claude Science que trabajaron pacientemente. En cuanto a él mismo:

"Mi aporte se limita a guiarlos"