Астрофизик с агентами Claude собрал карту всего неба в ультрафиолете

По словам астрофизика Бриса Менара, треть неба в ультрафиолете никто не наблюдал. На его новой карте эти участки модель Claude предсказала по наблюдениям в других диапазонах, и на проверке её оценки расходились с измерениями примерно на 10%.

Астрофизик Брис Менар за несколько дней собрал с агентами Claude Science карту всего неба в ультрафиолете. Около трети её не измерено, а предсказано. Менар преподаёт в Университете Джонса Хопкинса и сам работает исследователем в Anthropic.

Почему это важно: полные карты неба от радиоволн до гамма-лучей у астрономов уже есть, а в ультрафиолете большие участки неба никто никогда не наблюдал. Новую карту Менар хочет показывать студентам: в ультрафиолете видна пыль, подсвеченная звёздами, — от облаков вокруг молодых звёзд до колец, оставшихся после звёздных взрывов.

«Мне всегда приходилось извиняться. Единственная карта неба в ультрафиолете, которую я мог показать, была вся в дырах»
Брис Менар, астрофизик

Предыстория: озоновый слой поглощает ультрафиолет, поэтому смотреть в этом диапазоне можно только из космоса.

Телескоп NASA GALEX в 2003–2013 годах снял около двух третей неба примерно за 38 000 наблюдений.
Он нарочно обходил участки с очень яркими звёздами, в том числе плоскость Млечного Пути — диск Галактики, где звёзды теснее всего, — чтобы не повредить детекторы.
Телескоп NASA Swift и корейский прибор FIMS/SPEAR¹ добавили данных, но дыры на карте остались.

Детали: Менар ставил задачи в Claude Science — среде Anthropic для научной работы, вышедшей в июне, где Claude сама пишет и запускает код. Claude раздавала задачи команде агентов:

Агенты нашли в интернете открытые обзоры неба в ультрафиолете и скачали их — только у GALEX это десятки тысяч снимков.
Каждый обзор привели к единому виду, чтобы снимки разных лет можно было сравнивать, и убрали засветку вокруг ярких звёзд.
Данные разных телескопов откалибровали друг по другу, привели к одному разрешению и общей системе координат и объединили в одну карту.

Как это работает: треть неба без наблюдений Claude заполнила инпейнтингом — приёмом машинного обучения, который восстанавливает недостающие куски снимка по соседним участкам. Помогли наблюдения тех же мест в видимом, инфракрасном и радиодиапазонах: по измеренным двум третям неба Claude выучила, как с ними связана яркость в ультрафиолете, и перенесла эту связь на остальное небо. Отдельные слои карты помечают каждую точку как измеренную или предсказанную и указывают погрешность.

В цифрах:

Предсказана примерно треть карты, в том числе большая часть плоскости Галактики.
Для проверки Claude прятала куски уже измеренного неба и предсказывала их заново: её оценки расходились с настоящими измерениями примерно на 10%.
Поверх добавлено ультрафиолетовое излучение более чем 100 млн звёзд, его оценили по измерениям спутника Gaia² в видимом свете.
За несколько дней Менар и Claude сделали больше десятка версий карты.

Но: Claude ошибалась. На одном из самых тёмных участков Менар заметил слабые круги — следы отдельных снимков GALEX, на которых осталось свечение земной атмосферы. Claude ещё в начале проекта сама внесла эту проблему в список известных, но две проверки другими агентами её пропустили; после замечания Менара агенты за пару часов исправили все 38 000 наблюдений.

Так уже было: в январе 2021 года корейские астрономы выложили препринт с картой всего неба в дальнем ультрафиолете по данным FIMS/SPEAR. Этот прибор снял около 80% неба, а остальные 20% в их карте заполнила нейросеть, обученная на данных других диапазонов. Но карта вышла грубой: одна её точка охватывает около градуса неба, а GALEX различал детали размером 5–7 угловых секунд.

Общая картина: в соцсети X Anthropic подала карту как пример медленной второстепенной работы, до которой у учёных не доходят руки, а ИИ теперь делает её посильной. Это третья за две недели история компании о Claude в физике. Модель уже побила рекорд физиков-теоретиков, посчитав формулу физики частиц с девятью уровнями поправок, а гарвардский физик Мэттью Шварц подготовил с ней 36 научных работ за три месяца.

Менар обсуждал с Claude следующие шаги, потом она часами считала сама, а он возвращался к другим проектам. «Впервые я смог взяться за такой проект, не жертвуя временем, которое иначе ушло бы на исследования», — пишет Менар.