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Morpheus : une IA capable d’analyser les images astronomiques

Morpheus est une intelligence artificielle développée par l’UC Santa Cruz. Elle est capable d’analyser automatiquement les images astronomiques pour identifier les astres et les galaxies…

Les études astronomiques génèrent des volumes de données toujours plus massifs. Par exemple, l’étude Legacy Survey of Space And Time (LSST) qui sera prochainement menée au Vera Rubin Observatory au Chili va générer d’immenses quantités de données d’images.

Plus de 800 images panoramiques seront capturées chaque nuit par une caméra à 3,2 milliards de pixels. L’intégralité du ciel visible sera enregistrée deux fois par semaine.

Ces données sont très utiles pour les astronomes, et peuvent notamment leur permettre de comprendre comment les galaxies se forment et évoluent au fil du temps. Cependant, face à l’augmentation rapide de la taille des ensembles de données astronomiques, il est devenu indispensable d’automatiser certaines tâches des astronomes. Il est par exemple impossible pour les astronomes humains de classifier des milliards d’objets.

C’est la raison pour laquelle les chercheurs de l’UC Santa Cruz ont développé un programme informatique dénommée Morpheus, capable d’analyse les données d’images astronomiques.

En analysant les données pixel par pixel, le programme est capable d’identifier et de classifier toutes les galaxies et toutes les étoiles dans les ensembles de données générés à partir des études astronomiques.

Morpheus est un framework de Deep Learning. Il repose sur différentes technologies d’intelligence artificielle telles que la reconnaissance d’image ou la reconnaissance de discours.

Cet algorithme a été entraîné à partir de données issues d’une étude de 2015 à travers laquelle des dizaines d’astronomes avaient classifié près de 10 000 galaxies parmi les images du Hubble Space Telescope.

Morpheus : le premier framework de Deep Learning spécialement conçu pour l’astronomie

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Par le passé, d’autres astronomes ont tenté d’utiliser le Deep Learning pour classifier les galaxies. Cependant, ils utilisaient des algorithmes de reconnaissance d’image déjà existants et nourris à l’aide d’images de galaxies à classifier.

La différence est que Morpheus a été créé spécialement pour la classification de données d’images astronomiques. Le modèle utilise les données d’images originales dans le format de fichier standard utilisé par les astronomes.

Son autre avantage est la classification au niveau du pixel. Ceci permet au programme de prendre en charge des images très compliquées regroupant plusieurs formes astronomiques.

Quand Morpheus traite une image d’une zone du ciel, il génère un nouvel ensemble d’images sur lesquelles tous les objets sont colorés en fonction de leur morphologie. Les objets astronomiques sont séparés de l’arrière-plan. Les différents types de galaxies et les étoiles sont identifiés.

En outre, l’algorithme indique un niveau de confiance pour chaque classification. Le programme est exécuté sur le superordinateur Lux de l’UCSC et génère rapidement une analyse pixel-par-pixel de l’ensemble de données complet.

Ce programme a été développé au fil des deux dernières années. Cependant, le 12 mai 2020, suite à la publication d’une étude dans l’Astrophysical Journal Supplement Series, les chercheurs ont décidé d’ouvrir son code au public. En guise de démonstration, vous pouvez aussi consulter la visualisation interactive des résultats de Morpheus pour l’étude GOODS South.