Η Τεχνητή Νοημοσύνη μετασχηματίζει την εξερεύνηση του Σύμπαντος

Η Τεχνητή Νοημοσύνη (ΤΝ) διαδραματίζει ολοένα και σημαντικότερο ρόλο στη σύγχρονη Αστρονομία, καθώς η ανάλυση τεράστιων όγκων παρατηρησιακών δεδομένων αποτελεί αναπόσπαστο μέρος της επιστημονικής έρευνας. Επιστήμονες όπως η Ευαγγελία Δρακοπούλου και ο Μάνος Σαριδάκης αξιοποιούν τις δυνατότητες της ΤΝ για την ανακάλυψη μοτίβων, τη σύγκριση θεωρητικών προβλέψεων με τα παρατηρούμενα στοιχεία, καθώς και για την εμβάθυνση στην κατανόηση της σκοτεινής ύλης, της σκοτεινής ενέργειας και της εξέλιξης του Σύμπαντος.

Σε δηλώσεις τους στο ΑΠΕ-ΜΠΕ, αναδεικνύουν τα οφέλη και τις προκλήσεις που προκύπτουν από τη χρήση της ΤΝ στην παραγωγή νέας γνώσης και στην αντιμετώπιση σύνθετων επιστημονικών ερωτημάτων.

Το 2021, ερευνητική ομάδα του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών υπό τον δρ Μάνο Σαριδάκη, διευθυντή Ερευνών στο Ινστιτούτο Αστρονομίας, Αστροφυσικής, Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης, δημοσίευσε στο «International Journal of Modern Physics» μελέτη που εξετάζει μια νέα διάσταση της ΤΝ: τη διατύπωση νέων φυσικών θεωριών, πέρα από την ανάλυση δεδομένων.

Χρησιμοποιώντας νευρωνικά δίκτυα και γενετικούς αλγόριθμους, οι ερευνητές κατάφεραν να εκπαιδεύσουν ένα σύστημα ικανό να δημιουργεί νέες μαθηματικές μορφές φυσικών θεωριών, χωρίς να απαιτούνται οι χρονοβόροι υπολογισμοί που εκτελούν οι άνθρωποι. Αυτό το επίτευγμα σηματοδοτεί τη μετάβαση από την απλή επεξεργασία δεδομένων στην παραγωγή πρωτότυπης επιστημονικής γνώσης.

Όπως τονίζει ο κ. Σαριδάκης, «η Τεχνητή Νοημοσύνη έχει ήδη αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο μελετούμε το Σύμπαν».

Τα σύγχρονα τηλεσκόπια παράγουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών, ενώ οι αλγόριθμοι μηχανικής μάθησης επιτρέπουν τον εντοπισμό εξωπλανητών, την αναγνώριση μακρινών γαλαξιών, την ανάλυση σημάτων βαρυτικών κυμάτων και την αποκάλυψη λεπτών δομών που δύσκολα θα εντόπιζε ο άνθρωπος. Παράλληλα, ανοίγει ο δρόμος για την ΤΝ να συμβάλλει στη δημιουργία νέας επιστημονικής γνώσης.

Ο μακροπρόθεσμος στόχος της ομάδας, σύμφωνα με τον κ. Σαριδάκη, είναι «η εκπαίδευση της Τεχνητής Νοημοσύνης ώστε να αναζητά από μόνη της νέες υποψήφιες θεωρίες βαρύτητας και στη συνέχεια να τις ελέγχουμε απέναντι στα αστρονομικά δεδομένα». Παρότι ακόμη δεν έχει επιτευχθεί πλήρως αυτός ο στόχος, αποτελεί ένα καινοτόμο πεδίο έρευνας.

Ωστόσο, η αξιοπιστία και η κατανόηση των αποτελεσμάτων της ΤΝ παραμένουν σημαντικές προκλήσεις. Ο κ. Σαριδάκης υπογραμμίζει ότι ο ερευνητής πρέπει να κατανοεί τους λόγους πίσω από τις προτάσεις μιας μηχανής και να μπορεί να επαληθεύει ανεξάρτητα τα συμπεράσματά της. Η ΤΝ λειτουργεί ως εργαλείο και όχι ως αντικαταστάτης του επιστήμονα, διευρύνοντας τις θεωρητικές δυνατότητες της έρευνας.

Επιπλέον, τίθεται το ερώτημα για τον ρόλο του ανθρώπου στην επιστημονική ανακάλυψη, καθώς οι μηχανές αποκτούν τη δυνατότητα όχι μόνο ανάλυσης αλλά και διατύπωσης νέων θεωριών. Η ιστορία της Φυσικής είναι γεμάτη από επαναστατικές ιδέες που προέκυψαν από την αμφισβήτηση του αυτονόητου, και μένει να φανεί αν η ΤΝ μπορεί να πραγματοποιήσει τέτοιου είδους εννοιολογικά άλματα.

Ο κ. Σαριδάκης επισημαίνει επίσης τον κίνδυνο της υπερβολικής εξάρτησης από την ΤΝ, που μπορεί να περιορίσει τη φαντασία και τη δημιουργική σκέψη των επιστημόνων. Ο ίδιος θεωρεί ότι η μεγαλύτερη πρόκληση είναι η αξιοποίηση των δυνατοτήτων της ΤΝ ώστε οι επιστήμονες να σκέφτονται πιο ελεύθερα, δημιουργικά και τολμηρά.

Αναζητώντας σπάνια σήματα στο Σύμπαν και στους ωκεανούς

Εκτός από τα αστέρια και τους γαλαξίες, το Σύμπαν φιλοξενεί αόρατους αγγελιοφόρους, τα νετρίνα. Αυτά τα μικροσκοπικά υποατομικά σωματίδια, με ελάχιστη μάζα και χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, ταξιδεύουν ανεμπόδιστα από τα πιο απομακρυσμένα σημεία του Σύμπαντος. Η ανίχνευσή τους, ωστόσο, παραμένει ιδιαίτερα δύσκολη λόγω της αδύναμης αλληλεπίδρασής τους με την ύλη.

Για τον εντοπισμό νετρίνων υψηλής ενέργειας, οι επιστήμονες δημιουργούν μεγάλα παρατηρητήρια σε μεγάλα βάθη κάτω από το νερό ή τον πάγο, όπως το τηλεσκόπιο KM3NeT στη Μεσόγειο. Τα συστήματα αυτά παράγουν τεράστιους όγκους δεδομένων, καθιστώντας απαραίτητη τη χρήση της Τεχνητής Νοημοσύνης για την ανάλυση και τον εντοπισμό σπάνιων γεγονότων μέσα σε ένα τεράστιο υπόβαθρο άσχετων συμβάντων, όπως εξηγεί η δρ Ευαγγελία Δρακοπούλου, ερευνήτρια Αστροσωματιδιακής Φυσικής στο Εθνικό Κέντρο Έρευνας Φυσικών Επιστημών «Δημόκριτος».

Οι τεχνικές μηχανικής μάθησης βοηθούν σημαντικά στον διαχωρισμό του σπάνιου σήματος από το υπόβαθρο, στον προσδιορισμό των χαρακτηριστικών των νετρίνων (ενέργεια, κατεύθυνση, τύπος σωματιδίου) και στην επιτάχυνση της ανάλυσης και των προσομοιώσεων. Η ερευνητική ομάδα της κ. Δρακοπούλου αναπτύσσει μεθόδους μηχανικής μάθησης για την ανακατασκευή γεγονότων σε πειράματα νετρίνων, όπως στο KM3NeT/ARCA, ενώ διευκρινίζει ότι η ΤΝ δεν αντικαθιστά τη Φυσική ή την ανάλυση, αλλά λειτουργεί ως εργαλείο για την πληρέστερη αξιοποίηση των δεδομένων.

Παρόμοιες τεχνικές βρίσκουν εφαρμογή και σε άλλους τομείς, όπως η Χημεία, η Γεωφυσική, η Ωκεανογραφία, τα δίκτυα αισθητήρων και η πρόβλεψη κυκλοφορίας. Ιδιαίτερη βαρύτητα δίνεται στην αξιοπιστία των προβλέψεων και στην ποσοτικοποίηση της αβεβαιότητας, που είναι κρίσιμες για κάθε πεδίο όπου οι προβλέψεις πρέπει να συνοδεύονται από αξιόπιστες εκτιμήσεις.

Η χρήση ΤΝ στην Αστροσωματιδιακή Φυσική παρουσιάζει και σημαντικές προκλήσεις, όπως η εξάρτηση των αλγορίθμων από προσομοιωμένα δεδομένα που βασίζονται σε ήδη γνωστές συνθήκες, ενώ σπάνια ή απρόβλεπτα φαινόμενα μπορεί να μην αναγνωριστούν άμεσα. Ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα είναι η ανίχνευση του KM3-230213A, του νετρίνου με τη μεγαλύτερη ενέργεια που έχει ανακαλυφθεί, το οποίο ξεπερνούσε το εύρος των τότε προσομοιώσεων. Τα σπάνια φαινόμενα, όπου μπορεί να κρύβεται μια νέα ανακάλυψη, συχνά υποεκπροσωπούνται στα δεδομένα εκπαίδευσης.

Η ερευνητική ομάδα της κ. Δρακοπούλου επενδύει στη διαμόρφωση νέων επιστημόνων που μπορούν να αξιοποιούν την ΤΝ με αξιοπιστία, διαφάνεια και κριτική σκέψη, ανταποκρινόμενοι στις αυξανόμενες απαιτήσεις της σύγχρονης έρευνας.

Η αξιοποίηση της Τεχνητής Νοημοσύνης σε διάφορα πεδία της Αστρονομίας θα παρουσιαστεί σε εκδήλωση της «Science For You – SciFY» την Πέμπτη 5 Νοεμβρίου 2026, στο Impact Hub Athens. Μεταξύ των ομιλητών θα είναι ο Μάνος Σαριδάκης, η Ευαγγελία Δρακοπούλου, η αστροφυσικός Φιόρη-Αναστασία Μεταλληνού, που θα αναφερθεί στην ηχοποίηση των διαστημικών δεδομένων με ΤΝ, και η Αιμιλία Σμυρλή, υπεύθυνη του Γραφείου Εκπαίδευσης του ΕΚΕΦΕ «Δημόκριτος», που θα μιλήσει για τη συμβολή της ΤΝ στη μελέτη της ηλιακής δραστηριότητας και του διαστημικού καιρού.