لغز لا يتطابق: شبكة عصبية تبحث عن الكوازارات الشاذة ✛
عند تجميع أحجية الكون، اعتاد علماء الفلك على أن كل قطعة جديدة يجب أن تتناسب تمامًا مع الصورة المكتملة. لكن في بعض الأحيان تظهر قطع تبدو وكأنها مأخوذة من لغز آخر. عشرون ألف نواة مجرة نشطة — وأحد عشر بالمئة منها ترفضها الشبكة العصبية بثقة باعتبارها غريبة. ما هذا: حيوانات نادرة من حديقة حيوانات المجرات أم خدع من الأدوات؟
لمدة ثلاث سنوات ونصف، التقط تلسكوب VST صورًا لمنطقة من السماء في كوكبة السيكستانت، جامعًا منحنيات ضوئية فوتومترية — رسومًا بيانية لارتعاش الضوء من مصادر بعيدة. خلف هذا الوميض تختبئ فيزياء: الثقب الأسود، قرص التنامي الخاص به، وسحب الغبار. لكن كيف نميز حدثًا كونيًا نادرًا عن مجرد صورة سيئة؟ تأتي المساعدة من الشبكات العصبية (Neural Networks) — وهي شبكة عصبية تتعلم ضغط البيانات النمطية في كود مضغوط ثم إعادة بنائها. الجسم غير العادي ستعيد بناؤه مع أخطاء ملحوظة. مقدار هذا الخطأ هو علامة الشذوذ.
المشفر الذاتي (Autoencoder) لم يعمل على الرصدات الخام، بل على 37 ميزة — خصائص محددة للتباين واللون والسعة. وهكذا ضمّن الفيزيائيون الفلكيون معارفهم مباشرة في الشبكة العصبية. حددت عتبة الشذوذ عند المئين 95 من الخطأ: كل ما يُعاد بناؤه بشكل أسوأ من 95% من العينة يُعتبر مشبوهًا. من أصل 20 647 مصدرًا، بلغ عددها 272 — أي 11,18%. ومن بينها، سادت نواة مجرة نشطة بشكل مطلق (242 مقابل 16 مجرة و14 نجمًا)، حيث كانت النوى المكشوفة تُوسم دائمًا تقريبًا (90,7%!)، بينما المخفية ثلث ذلك.
ولكن كيف نعرف أي شذوذ ناتج عن فيزياء حقيقية وأيها عن عيوب الرصد؟ هنا يأتي دور الذكاء الاصطناعي القابل للتفسير (XAI) — وهي طريقة تفصل مساهمة كل ميزة في التقييم النهائي. إنها مثل عدسة مكبرة، تظهر أي زاوية من «القطعة» تنحرف عن الصورة العامة. بالنسبة للنوى المجرية النشطة الشاذة، كانت الميزات الرئيسية المسببة هي معلمات التباين: التشتت المفرط، سعة المشي العشوائي. أما بالنسبة للمجرات والنجوم، فأملت الشذوذ ميزات مختلفة تمامًا. وقد سمح هذا بفصل الحالات المثيرة فيزيائيًا (هيكل غير عادي للغبار الحلقي، نوع نواة وسيط) عن أخطاء طريقة القياس.
في المستقبل، عصر LSST، حيث سيطغى فيض البيانات الفوتومترية على علم الفلك. لا غنى عن الكواشف التلقائية. أظهر هذا العمل أن الشبكات العصبية (Neural Networks) مع الذكاء الاصطناعي القابل للتفسير (XAI) يمكن أن تصبح ليست مجرد مرشحات، بل أدوات مفيدة للبحث عن أندر مراحل التطور المجري. الخطوة التالية هي الاختبار على منحنيات ضوئية اصطناعية وإضافة معلومات سياقية، مثل الانزياح الأحمر ومورفولوجيا المجرات. الآن لدى علماء الفلك أداة لا تقوم فقط برفض القطع الزائدة، بل تسلط الضوء على اللغز المستعد لتكوين صورة غير متوقعة.
صنفت الشبكة 90,7% من النوى المكشوفة كشاذة — وهذا يعني عملياً أن النوى المخفية أصبحت هي «الطبيعية» بالنسبة للشبكة، وكل ما عداها انحراف.