60 000 искусственных сигналов — столько отпечатков понадобилось, чтобы научить программу разбираться в узорах, которые оставляют сливающиеся чёрные дыры. Когда две чёрные дыры сталкиваются, они возмущают саму ткань пространства-времени: от места слияния чёрных дыр разбегается гравитационная волна (рябь пространства). Детекторы LIGO, построенные при участии Райнера Вайсса, улавливают эту рябь с помощью интерферометрии (сложения световых лучей) — так же, как Эйнштейн и предсказывал сто лет назад.

Каждый сигнал превращают в частотно-временную картинку — Q-преобразование. Яркое пятно означает мощный всплеск энергии. Эти картинки — настоящие отпечатки пальцев космических катастроф. Но вот загвоздка: два совершенно разных явления способны нарисовать почти одинаковые узоры. Первое — когда волна по пути к Земле огибает массивный объект (например, скопление тёмного вещества). Этот эффект фокусировки волны компактным телом слегка меняет яркость и частоту сигнала. Второе — когда сама пара чёрных дыр вращается, и их орбита раскачивается, как запущенный волчок. Тогда узор тоже искажается, но иначе.

Чтобы быстро различать такие случаи, исследователи использовали машинное обучение. Они сгенерировали 60 000 численных моделей сигналов трёх типов: обычных, искажённых обходом препятствия и искажённых вращением. Каждый сигнал пропустили через реалистичный шум и превратили в Q-преобразования с помощью алгоритмов обработки сигналов. Эти 60 000 картинок скормили свёрточной нейросети (программе, которая учится различать узоры, как мы различаем лица). После обучения она научилась за секунды определять, что случилось с волной.

В итоге на идеальных данных точность достигла 95% — почти безошибочно. На реальном шуме детектора LIGO она чуть ниже, 82%, но всё равно впечатляет. Ошибки возникали, когда искажение было слабым или когда сигнал от очень разных по массе дыр сам по себе напоминал эффект линзы. Но главное — модель уверенно отличает обычные слияния от экзотических. Это первый шаг к поиску тёмной материи: если волну исказил невидимый объект, мы сможем его заметить. А ещё это убережёт от ошибок в измерении расстояний до чёрных дыр. Теперь каждый новый отпечаток, снятый с ткани Вселенной, можно проверить за мгновение — и приблизиться к разгадке тёмной стороны космоса.