James Webb Space Telescope (JWST) je nejdražší a nejkomplexnější vesmírný přístroj, jaký kdy lidstvo vytvořilo. Stál deset miliard dolarů a od svého spuštění v roce 2022 přinesl dechberoucí pohledy do hlubin vesmíru. Jenže i on měl svou slabinu - drobné elektronické zkreslení, které z dokonalých snímků dělalo lehce rozmazané obrazy.

Oprava bez jediného šroubku

Když NASA poprvé zaznamenala problém, připomnělo to nechvalně známý incident z devadesátých let, kdy Hubbleův teleskop potřeboval fyzickou opravu čočky. Tentokrát ale nikdo nemusel letět do vesmíru.
Dva doktorandi z Univerzity v Sydney, Louis Desdoigts a Max Charles, přišli s nápadem, jak chybu odstranit čistě softwarově. Vyvinuli systém AMIGO (Aperture Masking Interferometry Generative Observations) - nástroj využívající umělou inteligenci, který dokáže přesně modelovat, jak se světlo a elektronika chovají v prostředí kosmu.

Zdroj: Shutterstock

Když kód nahradí astronauty

AMI, tedy Aperture Masking Interferometer, je součást teleskopu vyvinutá právě v Austrálii pod vedením profesora Petera Tuthilla. Jeho úkolem je kombinovat světlo z různých částí hlavního zrcadla, aby mohl rozlišit i velmi jemné detaily vzdálených hvězd a planet. Problém nastal, když vědci objevili tzv. brighter-fatter efekt - mikroskopické úniky elektrického náboje mezi pixely, které způsobovaly rozmazání obrazu. Namísto výměny součástek vytvořili algoritmus, který tyto chyby v obraze dokáže rozpoznat a odstranit.

„Místo astronautů s klíčem to vyřešil řádek kódu,“ shrnul profesor Tuthill s nadsázkou. A měl pravdu, jelikož tento software v podstatě „vyléčil zrak“ dalekohledu, který sleduje počátky vesmíru.

Výsledky, které berou dech

Po aplikaci nové kalibrace dosáhl teleskop ještě ostřejších výsledků, než měl po startu. Díky AMIGO se podařilo zachytit obraz vzdálené exoplanety i slabého hnědého trpaslíka obíhajícího hvězdu HD 206893, vzdálenou asi 133 světelných let. Další měření pak ukázala, že vylepšený přístroj dokáže sledovat i extrémní detaily - například výtrysk hmoty z černé díry, aktivní povrch Jupiterova měsíce Io nebo hvězdný vítr systému WR 137.

„Je to neuvěřitelně uspokojující - vidět, že software dokáže rozšířit možnosti teleskopu, aniž by bylo potřeba jediného zásahu do hardwaru,“ řekl Desdoigts, který mezitím získal prestižní místo v Nizozemsku na univerzitě v Leidenu.

Z laboratoře do vesmíru

Jejich metoda vznikla z dokonalých simulací chování přístroje ve vesmíru. Neuronová síť se učila z dat, která popisovala, jak se drobné elektronické odchylky promítají do snímků. Výsledkem je algoritmus, který tyto chyby rozpozná dřív, než by vůbec znehodnotily vědecká měření.

Odborníci z NASA i z Evropy už plánují implementovat AMIGO do všech budoucích pozorování, protože zvyšuje přesnost i bez nutnosti nových testů nebo zásahů. Oprava přitom stála jen zlomek toho, co by vyžadovala jediná servisní mise.

Oba mladí vědci byli na svůj úspěch natolik hrdí, že si nechali vytetovat motiv přístroje, který pomohli zachránit. Stali se tak symbolem nové éry vědy, kde AI není hrozbou, ale nástrojem lidské tvořivosti a odvahy.