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AI e classificazione delle galassie

Gruppo PLAY INAF

Istituto Nazionale di Astrofisica

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INAF in 3 minuti

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Cos’è e cosa fa?

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Apprendimento automatico

  • Questa attività introduce i concetti di base dell’apprendimento automatico, una branca dell’intelligenza artificiale (IA), attraverso un esempio tratto dall’astronomia: la classificazione delle galassie.
  • I sistemi di apprendimento automatico (in inglese: machine learning, o ML) non vengono direttamente programmati per risolvere un problema, ma costruiscono una soluzione a partire da esempi di come dovrebbero funzionare e da una serie di esperienze, attraverso tentativi ed errori.
  • L’obiettivo è che la macchina ci dica qualcosa di ragionevole anche su ciò che non ha mai visto. Questa capacità, nota come generalizzazione, è un tratto distintivo dell’intelligenza umana. In questa accezione, apprendere significa incorporare informazioni nel sistema, a partire dagli esempi di addestramento.
  • Alla base di tutto questo c’è il concetto di classificazione. La macchina deve effettuare una classificazione. Il trucco sta nel sottoporre alla macchina una serie di esempi rappresentativi. Solo così, quando gli si presenterà qualcosa di nuovo, abbiamo la speranza che possa attingere a questi esempi per capire di cosa si tratti.

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Come apprendono le macchine?

Esistono varie tipologie di apprendimento, tra cui:

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  • Apprendimento non supervisionato: all’algoritmo vengono forniti dati senza etichette, su cui deve essere addestrato, senza conoscere nulla in più. L’algoritmo cerca di capire se in questi dati c’è una struttura: ad esempio, se possono essere suddivisi in gruppi omogenei, ma senza un riferimento che indichi quali dati appartengono a un certo gruppo oppure a un altro. La macchina può riconoscere schemi ricorrenti e suddividere i dati in gruppi con caratteristiche simili. Di fatto si tratta di algoritmi di raggruppamento dei dati.

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  • Apprendimento supervisionato: basato su esempi già classificati da esperti

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  • Apprendimento per rinforzo: il sistema non solo si addestra e predice, ma interagisce con l’ambiente circostante per consolidare i propri parametri.

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un buon training set

Le galassie di

EUCLID

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Ellittica

E0

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Ellittica

E3

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Ellittica

E5

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Ellittica

E7

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Spirale

SAa

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Spirale

SAb

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Spirale

SABa

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Spirale

SABb

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Spirale

SABc

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Spirale

SABd

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Spirale

SABm

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Spirale

SAc

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Spirale

SAd

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Spirale

SAm

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Spirale

SBa

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Spirale

SBb

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Spirale

SBc

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Spirale

SBd

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Lenticolare

SA0

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Lenticolare

SB0

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Spirale

Vista di lato

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Spirale

Vista di lato

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Spirale

Vista di lato

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Spirale

Vista di lato

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Spirale

Vista di lato

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Spirale

Vista di lato

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Spirale Irregolare

SBm

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Irregolare

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Nana

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Nana

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Nana

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Nana

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Nana

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Nana

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Galassie� Interagenti

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Galassie� Interagenti

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Galassie� Interagenti

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Galassie� Interagenti

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Galassie� Interagenti

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Galassie� Interagenti

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La classificazione di

Hubble

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La versione di

Euclid

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Non solo cielo…

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Non solo cielo…

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Attenzione agli esempi ☺