Нейросети выходят в космос

В середине прошлого века искусственная нейронная сеть была лишь интересной математической задачей. С развитием электроники и появлением новых алгоритмов нейросети начали активно применяться везде, где требуется распознавание образов, прогнозирование, обработка большого количества данных на основе сложных критериев.

В нейросетях используют электронику, как и в компьютерах, но принцип совершенно другой. В отличие от компьютера, нейросеть способна обучаться. Уже сейчас нейросети помогают изучать и осваивать космос, а в будущем их применение значительно расширится.

Астрономия

В июне 2012 года компания Google запустила в кластере из 1000 компьютеров нейросеть для распознавания речи и изображений. Пока пользователи острили насчет распознавания котиков на картинках или искали в Солнечной системе рептилоидов, прогоняя через программу Deep Dream фото поверхности Юпитера, нейросеть Google открыла две новые планеты.

Одна из них — Кеплер-80 g в системе, расположенной на расстоянии 688 световых лет от Солнца. Эту самую маленькую планету системы без помощи нейросети обнаружить было бы невозможно. Другое открытие оказалось еще интереснее. Проанализировав фотографии, собранные космической обсерваторией «Кеплер» за 4 года, нейросеть отыскала новую экзопланету в системе желтого карлика Кеплер-90, расположенную в созвездии Дракона на расстоянии около 2,54 тыс. световых лет. Вместе со вновь открытой планетой Кеплер-90, эта система насчитывает 8 планет, что является своеобразным рекордом: до того нам была известна только одна система с 8 планетами — Солнечная.

Сейчас астрономы получают колоссальное количество снимков, но обрабатывать их не успевают. Обычная компьютерная программа не справляется с интеллектуальной работой по вычленению изображений астрономических объектов на множестве фотографий. Поэтому нейросети в астрономии все более востребованы.

Картография

Разрешающая способность спутниковых камер быстро увеличивается. Однако нам привычнее пользоваться картой, на которой четко обозначены улицы и дома, шоссе и лесные массивы. Если корректно распознавать объекты и выбирать нужные, то карту можно формировать прямо из спутниковых фотографий. Еще лучше нейросети справятся с обновлениями карт. Они смогут моментально отслеживать изменения, наносить их на карту и сообщать оператору, если на карте появился объект, требующий внесения данных — например, построили новый дом. Данные спутниковых фотографий будут дополняться информацией с камер роботизированных автомобилей, спутниковых навигаторов, а также «народными картами».

Работа в этом направлении ведется сразу несколькими компаниями, включая Facebook.

Необычный метод картографирования «уровня бедности» в неблагополучных африканских странах предложила группа ученых из США. На первом этапе нейросеть «обучили» различать богатые и бедные районы по их освещенности — в бедных районах электричество экономят, либо его нет вообще. На втором — ввели в систему информацию по уровню потребления энергии домохозяйствами, привязанную к карте. Используя полученные данные, нейросеть выработала критерии, отличавшие на спутниковых снимках районы с разным уровнем дохода и составила «карту бедности». В дальнейшем это позволит адресно распределять помощь международных организаций.

Мониторинг и диагностика систем

В наше время нейросети применяются для мониторинга сложных компьютерных систем. Нейросеть обнаруживает сетевые атаки, следит за состоянием компьютерной сети предприятия, отслеживает сбои и определяет уязвимые места. Но ведь космическим аппаратом управляет та же электроника.

В перспективе NASA собирается наделить искусственным интеллектом исследовательские зонды. Такой космический аппарат способен самостоятельно анализировать собранные данные и в зависимости от этого менять программу. Если учесть, что радиосигнал, например, до Сатурна идет часа полтора, способность принимать самостоятельные решения может спасти ценный аппарат в критической ситуации. Разработкой подобной системы занимается группа ученых в Университете Акрона (США). На исследования выделен грант в $333 тыс.

Несмотря на бурное развитие нейросетей, Большой Электронный Мозг космического корабля, ведущий задушевные разговоры с астронавтами, пока остаётся привилегией фантастических романов. Искусственным нейронным сетям необходим человек для обучения и правильной постановки задачи, иначе они будут искать на астрономических снимках изображения котиков.