Dideli astronominiai atradimai slepiasi dideliuose duomenyse

Su kuo jums asocijuojasi žodis "astronomas"? Spėju, kad daugeliui mintyse iškyla prie teleskopo prilipusio mokslininko vaizdinys. Pasižiūrėjęs į kažką danguje, astronomas užsirašo duomenis sąsiuvinyje ar planšetėje, ir stebi toliau. Po ilgos stebėjimų nakties išsimiega, o tada gali užsiimti duomenų analize. Kitą naktį procesas kartojasi.

Šiandieninė realybė yra visiškai kitokia. Taip, yra astronomų, kurie užsiima stebėjimais, bet pro teleskopo akutę jie nesižvalgo. Stebėjimai - teleskopo valdymas, duomenų surinkimas, dažnai net pirminis apdorojimas - yra kompiuterizuoti. Kompiuterizacija nulemia ir tai, kad stebėjimų atliekama ir duomenų surenkama vis daugiau. Tai pastebimai keičia ir astronominių atradimų procesą. Pavyzdžiui, beveik neabejotinai sekantis didelis atradimas astronomijoje šiuo metu jau guli kuriame nors duomenų archyve.

Chandra teleskopo gilaus lauko pietiniame dangaus pusrutulyje nuotrauka. Maždaug Mėnulio pilnaties dydžio dangaus lopinėlyje matome tūkstančius galaktikų. Šaltinis: ESO
Chandra teleskopo gilaus lauko pietiniame dangaus pusrutulyje nuotrauka. Maždaug Mėnulio pilnaties dydžio dangaus lopinėlyje matome tūkstančius galaktikų. Ši nuotrauka daryta antžeminiu regimųjų spindulių teleskopu - toks skirtingų teleskopų duomenų apjungimas padeda geriau suprasti, kokie procesai ten vyksta. Šaltinis: ESO

Kaip čia taip? Atsakymas labai paprastas: duomenų surinkimas automatizuojamas, o analizė - nelabai. Todėl surinktų duomenų kiekis auga daug sparčiau, nei astronomų bendruomenė spėja juos analizuoti. Seniau, beje, panaši problema egzistavo kitoje plotmėje: Visatoje vyko (ir tebevyksta) labai daug įdomių dalykų ir yra labai įdomių objektų, tačiau neturėjome pajėgumų juos visus stebėti. Dabar irgi neturime, bet Visatos dalis ir reiškiniai, kuriuos galime stebėti, nuolatos auga. Kuo toliau, tuo daugiau stebėjimų misijų yra apžvalginio tipo - jos stebi visą dangų ar didelę jo dalį įvairiuose elektromagnetinio spektro ruožuose, tirdamos įvairius reiškinius - nuo egzoplanetų tranzitų iki žvaigždžių padėčių kitimo ir nuo asteroidų iki tolimų galaktikų. Žmonėms atlikti šiuos stebėjimus savomis akimis, kad ir padedamiems teleskopų, būtų tiesiog neįmanoma.

Kone kiekviena stebėjimų misija - ar ji būtų kosminė, ar antžeminė - kasdien generuoja šimtus gigabaitų, kartais ir terabaitų duomenų. Artimiausioje ateityje šie skaičiai tik didės. Duomenys šiek tiek apdorojami automatiškai: sukalibruojamos pikselių koordinatės, pašalinami sugadinti duomenys ir panašiai. Bet tai yra tik techninis preparavimas; jei mokslinį tyrimą palygintume su patiekalo ruošimu, tai "žali" duomenys būtų gryni maisto produktai, o automatinis apdorojimas - produktų išpakavimas ir nuplovimas. Būna automatinių sistemų, kurios gali ir supjaustyti daržoves - ieškoti duomenyse kažko aiškiai apibrėžiamo, pavyzdžiui supernovų sprogimų. Bet daugiau kūrybos reikalaujantys žingsniai, nuo virimo iki prieskonių užbarstymo, vis dar neįmanomi be žmonių.

Dailininko vizualizacija, kaip atrodys šiuo metu pradedamas statyti Large Synoptic Survey Telescope

Analogiška situacija pastebima ir kitame astrofizikinių tyrimų fronte - skaitmeniniame modeliavime. Vis daugiau tyrėjų grupių kuria ir skaičiuoja didžiulius kosmologinius modelius, kuriuose tūkstančiai galaktikų evoliucionuoja beveik nuo Didžiojo sprogimo iki mūsų dienų. Net ir dešimtys žmonių, dirbantys prie modelio nuo jo pradžios, negali sugeneruotų duomenų išnagrinėti iš visų pusių. Dėl to dažnai modelių rezultatai - žali duomenys - pateikiami viešai prieigai, kad visi norintys galėtų juos knebinėti ir galbūt aptikti kažką įdomaus, ko modelio autoriai nepamatė.


Skaitmeninio FIRE modelio vizualizacija. Šaltinis: Royal Astronomical Society, Phil Hopkins

Taigi turimų duomenų kiekis - ar tai būtų stebėjimų, ar skaitmeninių modelių rezultatai - auga nuolatos, ir auga greičiau, nei astronomai gali juos apdoroti. Tai yra vienas iš argumentų, kodėl reikėtų didinti finansavimą astronomijai - pritraukus daugiau mokslininkų ar netgi galint įdarbinti daugiau doktorantūrą baigiančių jaunų specialistų, tyrimai tikrai vyktų sparčiau ir atradimų apie Visatą būtų vis daugiau. Žinoma, astronomija nėra vienintelė sritis, kuriai reikalingas didesnis finansavimas, ir greičiausiai šio argumento nepakaks, kad artimiausiu metu tas finansavimas išaugtų. Taigi po truputį gerės skaitmeninės analizės priemonės ir kuo toliau, tuo didesnė tyrimo proceso dalis bus automatizuota.

Bet ir to ne visada užteks. Duomenis, kurie dabar gula į archyvus, astronomai kapstys ir po dešimties, ir po dvidešimties metų. Ir egzistuoja labai didelė tikimybė, kad tuose duomenyse guli pasislėpęs naujas didelis atradimas, sukelsiantis proveržį visoje astronomijoje. Galbūt tokį, kaip egzoplanetų ar greitėjančio Visatos plėtimosi atradimai, o gal net ir didesnį. Bet kad tai sužinotume, prireiks nemažai laiko.

Tekstas parengtas pagal straipsnį The Conversation.

Laiqualasse

Leave a Reply

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *