5.2.1 Galaxy Zoo

Galaxy Zoo daapọ awọn akitiyan ti ọpọlọpọ awọn ti kii-iwé iranwo lati ṣe lẹtọ a million ajọọrawọ.

Galaxy Zoo dagba jade ti a isoro dojuko nipa Kevin Schawinski, a mewa akeko ni Aworawo ni University of Oxford ni 2007. simplifying oyimbo kan bit, Schawinski wà nife ninu awọn ajọọrawọ, ati awọn ajọọrawọ le wa ni classified nipa wọn mofoloji-elliptical tabi ajija-ati nipa won awọ-bulu tabi pupa. Ni akoko, awon ọgbọn laarin astronomers ni wipe ajija ajọọrawọ, bi wa miliki Way, wà bulu ni awọ (nfihan odo) ati awọn ti o elliptical ajọọrawọ pupa wà ni ninu awọ (ti o nfihan atijọ ori). Schawinski doubted yi mora ọgbọn. O si fura pe nigba ti yi Àpẹẹrẹ le jẹ otitọ ni apapọ, nibẹ wà jasi a sizable nọmba ti awọn imukuro, ati pe nipa keko ọpọlọpọ ti awọn wọnyi dani ajọọrawọ-awọn eyi ti o ko bamu o ti ṣe yẹ Àpẹẹrẹ-o le ko eko nkankan nipa awọn ilana nipasẹ eyi ti awọn ajọọrawọ akoso.

Bayi, ohun ti Schawinski nilo ni ibere lati doju mora ọgbọn wà kan ti o tobi ti ṣeto ti morphologically classified ajọọrawọ; ti o ni, awọn ajọọrawọ ti o ti a classified bi boya ajija tabi elliptical. Awọn isoro, sibẹsibẹ, je wipe tẹlẹ algorithmic ọna fun classification wà ko sibẹsibẹ ti o dara to lati ṣee lo fun ijinle iwadi; ninu awọn ọrọ miiran, pinpin ajọọrawọ wà, ni ti akoko, a isoro ti o wà lile fun awọn kọmputa. Nitorina, ohun ti a nilo je kan ti o tobi nọmba ti awọn eniyan classified ajọọrawọ. Schawinski undertook yi classification isoro pẹlu awọn itara ti a mewa omo akeko. Ni a ije igba ti meje, 12-wakati ọjọ, o je anfani lati ṣe lẹtọ 50,000 ajọọrawọ. Nigba ti 50,000 awọn ajọọrawọ le dun bi a Pupo, o jẹ kosi nikan nipa 5% ti fere milionu kan ajọọrawọ ti o ti a ti ya aworan ni Sloan Digital Sky Survey. Schawinski woye pe o nilo kan diẹ ti iwọn ona.

Da, ti o wa ni jade wipe awọn iṣẹ-ṣiṣe ti pinpin ajọọrawọ ko ni beere to ti ni ilọsiwaju ikẹkọ ni Aworawo; o le kọ ẹnikan lati se ti o lẹwa ni kiakia. Ninu awọn ọrọ miiran, bi o tilẹ pinpin ajọọrawọ ni a ṣiṣe ti o wà lile fun awọn kọmputa, o wà lẹwa rorun fun eda eniyan. Nítorí náà, nigba ti o joko ni a pobu ni Oxford, Schawinski ati elegbe astronomer Chris Lintott lá soke a aaye ayelujara ibi ti iranwo yoo ṣe lẹtọ awọn aworan ti awọn ajọọrawọ. A diẹ osu nigbamii, Galaxy Zoo ti a bi.

Ni Galaxy Zoo aaye ayelujara, iranwo yoo faragba kan iṣẹju diẹ ti ikẹkọ; fun apẹẹrẹ, eko iyato laarin a ajija ati elliptical galaxy (Figure 5,2). Lẹhin ti yi ikẹkọ, awọn iranwo ni lati ṣe a jo mo rorun adanwo-tọ pinpin 11 15 ajọọrawọ pẹlu mọ Oriṣi-ati ki o si awọn iyọọda yoo bẹrẹ gidi classification ti aimọ awọn ajọọrawọ nipasẹ kan ti o rọrun ayelujara-orisun ni wiwo (Figure 5.3). Awon orilede lati iyọọda to astronomer yoo gba ibi ni kere ju 10 iṣẹju ati ki o nikan beere ran ni asuwon ti ti hurdles, a simple adanwo.

Olusin 5.2: Apeere ti awọn meji akọkọ orisi ti awọn ajọọrawọ: ajija ati elliptical. The Galaxy Zoo ise agbese lo diẹ sii ju 100,000 iranwo to ẹka diẹ sii ju 900.000 images. Orisun: www.galaxyzoo.org .

Olusin 5.3: Input iboju ibi ti oludibo won beere lati ṣe lẹtọ kan nikan image. Orisun: www.galaxyzoo.org .

Galaxy Zoo ni ifojusi oniwe-ni ibẹrẹ iranwo lẹhin ti awọn ise agbese ti a ifihan ninu awọn iroyin kan article, ati ni nipa osu mefa ise agbese dagba lati je diẹ sii ju 100,000 ilu sayensi, awon eniyan ti o kopa nitori won gbadun awọn iṣẹ-ṣiṣe ati awọn ti won fe lati ran advance Aworawo. Papo, awon 100,000 iranwo contributed a lapapọ ti diẹ ẹ sii ju 40 million Oriṣi, pẹlu awọn opolopo ninu awọn Oriṣi nbo lati a jo mo kekere, mojuto egbe ti awọn alabaṣepọ (Lintott et al. 2008) .

Oluwadi ti o ba ni iriri igbanisise akẹkọ ti iwadi arannilọwọ le lẹsẹkẹsẹ wa ni skeptical nipa data didara. Nigba ti yi skepticism ni reasonable, Galaxy Zoo hàn pé nígbà tí iyọọda oníṣe wa ni o ti tọ mọtoto, debiased, ati kojopo, won le gbe awọn ga-didara awọn esi (Lintott et al. 2008) . Ohun pataki omoluabi fun sunmọ awọn enia lati ṣẹda ọjọgbọn didara data ti wa ni apọju; ti o ni, o si kanna-ṣiṣe nipasẹ ošišẹ ti ọpọlọpọ awọn orisirisi awọn eniyan. Ni Galaxy oniruuru, nibẹ wà nipa 40 Oriṣi fun galaxy; oluwadi lilo akẹkọ ti iwadi arannilọwọ le ko irewesi yi ipele ti apọju ki o si nitorina nilo lati wa ni Elo siwaju sii fiyesi pẹlu awọn didara ti kọọkan kọọkan classification. Ohun ti awọn iranwo ni unkankan ni ikẹkọ, nwọn si ṣe soke fun pẹlu apọju.

Ani pẹlu ọpọ Oriṣi fun galaxy, sibẹsibẹ, apapọ awọn ti ṣeto ti iyọọda Oriṣi lati gbe awọn kan ipohunpo classification ni ẹtan. Nitori gidigidi iru italaya dide ni julọ eda eniyan iṣiro ise agbese, o jẹ wulo lati ni soki ayẹwo awọn mẹta awọn igbesẹ ti o ti Galaxy Zoo oluwadi lo lati gbe awọn wọn ipohunpo Oriṣi. First, awọn oluwadi "mọtoto" awọn data nipa yiyọ bogus Oriṣi. Fun apẹẹrẹ, awọn eniyan ti o leralera classified kanna galaxy-nkankan ti yoo ṣẹlẹ ti o ba ti won ni won gbiyanju lati se afọwọyi awọn esi ti-ní gbogbo wọn Oriṣi asonu. Yi ati awọn miiran iru ninu kuro nipa 4% ti gbogbo Oriṣi.

Keji, lẹhin ninu, awọn oluwadi nilo lati yọ ifinufindo siwaju ninu Oriṣi. Nipasẹ kan lẹsẹsẹ ti irẹjẹ erin-ẹrọ ifibọ laarin awọn atilẹba ise agbese-fun apẹẹrẹ, fifi diẹ ninu awọn iranwo awọn Agbaaiye ni monochrome dipo ti awọ-awọn oluwadi awari orisirisi ifinufindo siwaju, gẹgẹ bi awọn kan ifinufindo irẹjẹ to lẹtọ jina kuro ajija ajọọrawọ bi elliptical ajọọrawọ (Bamford et al. 2009) . Siṣàtúnṣe fun awọn wọnyi ifinufindo siwaju jẹ lalailopinpin pataki nitori ti aropin ọpọlọpọ awọn oníṣe ko ni yọ ifinufindo irẹjẹ; ti o nikan yọ ID ašiše.

Níkẹyìn, lẹhin ti debiasing, awọn oluwadi nilo kan ọna lati darapo awọn ẹni kọọkan Oriṣi lati gbe awọn kan ipohunpo classification. Awọn alinisoro ona lati darapo Oriṣi fun kọọkan galaxy yoo si wa lati yan awọn wọpọ classification. Sibẹsibẹ, yi ona yoo fun kọọkan iyọọda dogba àdánù, ati awọn oluwadi fura si wipe diẹ ninu awọn iranwo wà dara ni classification ju awọn miran. Nitorina, awọn oluwadi ni idagbasoke a eka sii iyipada weighting ilana ti o igbiyanju lati laifọwọyi ri awọn ti o dara ju classifiers ki o si fun wọn siwaju sii àdánù.

Bayi, lẹhin ti a mẹta igbese ilana-ninu, debiasing, ati weighting-ni Galaxy Zoo iwadi egbe ti iyipada 40 million iyọọda Oriṣi sinu kan ti ṣeto ti ipohunpo ẹkọ eto-ara Oriṣi. Nigbati awọn wọnyi Galaxy Zoo Oriṣi won akawe si meta ti tẹlẹ kere-asekale igbiyanju nipa ọjọgbọn astronomers, pẹlu awọn classification nipa Schawinski ti o iranwo lati awon Galaxy Zoo, nibẹ wà lagbara adehun. Bayi, awọn iranwo, ni dagba, jẹ anfani lati pese ga didara Oriṣi ati ni kan asekale ti awọn oluwadi le ko baramu (Lintott et al. 2008) . Ni pato, nipa nini eniyan Oriṣi fun iru kan ti o tobi nọmba ti awọn ajọọrawọ, Schawinski, Lintott, ati awọn miran wà anfani lati fi hàn pé nikan nipa 80% ti awọn ajọọrawọ tẹle awọn yẹ Àpẹẹrẹ-bulu spirals ati pupa ellipticals-ati afonifoji ogbe ti a ti kọ nipa yi Awari (Fortson et al. 2011) .

Fun yi isale, a le bayi ri bi Galaxy Zoo telẹ awọn pipin-waye-darapọ ohunelo, kanna ohunelo ti o ti lo fun julọ eda eniyan iṣiro ise agbese. First, a ńlá isoro ti wa ni pin si chunks. Ni idi eyi, awọn isoro ti pinpin a million ajọọrawọ ti wa ni pin si a million isoro ti pinpin kan galaxy. Next, ohun isẹ ti wa ni loo si kọọkan chunk ominira. Ni idi eyi, a iyọọda yoo ṣe lẹtọ kọọkan galaxy bi boya ajija tabi elliptical. Níkẹyìn, awọn esi ti wa ni idapo lati gbe awọn kan ipohunpo esi. Ni idi eyi, awọn darapọ igbese to wa ninu, debiasing, ati weighting lati gbe awọn kan ipohunpo classification fun kọọkan galaxy. Bó tilẹ jẹ julọ ise agbese lo yi gbogbo ohunelo, kọọkan ninu awọn igbesẹ nilo lati adani si awọn kan pato isoro ni a koju. Fun apẹẹrẹ, ninu awọn eniyan iṣiro ise agbese se apejuwe ni isalẹ, kanna ohunelo yoo wa ni atẹle, ṣugbọn awọn waye ati ki o darapọ awọn igbesẹ ti yoo jẹ ohun ti o yatọ.

Fun awọn Galaxy Zoo egbe, yi akọkọ ise agbese je o kan ni ibẹrẹ. Gan ni kiakia wọn mọ pé o tile ti won wà anfani lati ṣe lẹtọ sunmo si a million ajọọrawọ, yi asekale ni ko to lati ṣiṣẹ pẹlu awọn Opo oni ọrun iwadi, eyi ti o le gbe awọn aworan ti nipa 10 bilionu awọn ajọọrawọ (Kuminski et al. 2014) . Lati mu awọn ohun ilosoke lati 1 million lati 10 bilionu-a ifosiwewe ti 10,000-Galaxy Zoo yoo nilo lati sise ni aijọju 10,000 igba diẹ olukopa. Bó tilẹ jẹ awọn nọmba ti iranwo lori ayelujara jẹ tobi, o jẹ ko ailopin. Nitorina, awọn oluwadi mọ pé o ba ti won ti wa ni lilọ lati mu awọn lailai dagba oye ti data, a titun, ani diẹ ti iwọn, ona ti a ti nilo.

Nitorina, Manda Banerji-ṣiṣẹ pẹlu Kevin Schawinski, Chris Lintott, ati awọn miiran awọn ọmọ ẹgbẹ ti Galaxy Zoo egbe-bere ẹkọ kọmputa lati ṣe lẹtọ awọn ajọọrawọ. Die pataki, lilo awọn eniyan Oriṣi da nipa Galaxy Zoo, Banerji et al. (2010) itumọ ti a ẹrọ eko awoṣe ti o le ṣe asọtẹlẹ awọn eniyan classification ti a galaxy da lori awọn abuda kan ti awọn aworan. Ti o ba ti yi ẹrọ eko awoṣe le ẹda awọn eniyan Oriṣi pẹlu ga yiye, ki o si le ṣee lo nipa Galaxy Zoo oluwadi lati ṣe lẹtọ ohun pataki ailopin nọmba ti awọn ajọọrawọ.

Mojuto ti Banerji ati awọn araa 'ona kosi lẹwa iru si imuposi commonly lo ninu awujo iwadi, biotilejepe ti o ibajọra le ko ni le ko o ni akọkọ kokan. First, Banerji ati awọn araa iyipada kọọkan image sinu kan ti ṣeto ti nomba ẹya ara ẹrọ ti akopọ o ni ini. Fun apẹẹrẹ, fun awọn aworan ti awọn ajọọrawọ nibẹ le je meta awọn ẹya ara ẹrọ: awọn iye ti bulu ni awọn aworan, awọn awa ni imọlẹ ti awọn piksẹli, ati awọn ti o yẹ ti kii-funfun awọn piksẹli. Awọn asayan ti awọn ti o tọ awọn ẹya ara ẹrọ jẹ ẹya pataki apa ti awọn isoro, ati awọn ti o ni gbogbo nilo koko-agbegbe ĭrìrĭ. Yi akọkọ igbese, commonly ti a npe ni ẹya-ara ina-, àbábọrẹ ni a data sekondiri pẹlu ọkan kana fun image ati ki o si mẹta ọwọn apejuwe ti image. Fi fun awọn data matrix ati awọn ti o fẹ wu (eg, boya awọn aworan ti a classified nipa a eda eniyan bi ohun elliptical galaxy), awọn awadi siro awọn sile ti a iṣiro awoṣe-fun apẹẹrẹ, ohun kan bi a logistic padaseyin-ti asọtẹlẹ awọn eniyan classification orisun lori awọn ẹya ara ẹrọ ti awọn aworan. Níkẹyìn, awọn awadi nlo awọn sile ni yi iṣiro awoṣe lati gbe awọn ifoju Oriṣi ti titun awọn ajọọrawọ (Figure 5.4). Lati ro ti a awujo afọwọṣe, fojuinu wipe o ti ní ibi alaye nipa a milionu omo ile, ati awọn ti o mọ bóyá wọn graduated lati kọlẹẹjì tabi ko. O le ipele ti a logistic padaseyin si yi data, ati ki o si ti o le lo awọn Abajade awoṣe sile lati ṣe asọtẹlẹ boya titun omo ile ti wa ni lilọ lati bo lati kọlẹẹjì. Ni ẹrọ eko, yi ona-lilo ike apeere lati ṣẹda kan iṣiro awoṣe ti o le ki o si sami titun data-ni a npe ni àmójútó eko (Hastie, Tibshirani, and Friedman 2009) .

Olusin 5.4: Iwonyi apejuwe ti bi o Banerji et al. (2010) ti lo awọn Galaxy Zoo Oriṣi lati irin ni a ẹrọ eko awoṣe lati se galaxy classification. Awọn aworan ti awọn ajọọrawọ won iyipada ni a sekondiri awọn ẹya ara ẹrọ. Ni yi ni iwonyi apẹẹrẹ nibẹ ni o wa mẹta awọn ẹya ara ẹrọ (iye ti bulu ni awọn aworan, awọn awa ni imọlẹ ti awọn piksẹli, ati awọn ti o yẹ ti kii-funfun awọn piksẹli). Nigbana ni, fun ayosile ti awọn aworan, awọn Galaxy Zoo akole ti wa ni lo lati irin ni a ẹrọ eko awoṣe. Níkẹyìn, awọn ẹrọ eko ti wa ni lo lati siro Oriṣi fun awọn ti o ku ajọọrawọ. Mo pe yi ni irú ti ise agbese a keji-iran eda eniyan isiro ise agbese nitori, dipo ju nini èèyàn yanju isoro kan, won ni eda eniyan kọ kan eko ti a le lo lati irin ni a kọmputa lati yanju isoro. Awọn anfani yi kọmputa-iranlọwọ ona ni wipe o kí o lati mu awọn pataki ailopin oye ti data nipa lilo nikan kan han iye ti awọn eniyan akitiyan.

Awọn ẹya ara ẹrọ ni Banerji et al. (2010) ẹrọ eko awoṣe wà eka sii ju awon ni mi toy apẹẹrẹ-fun apẹẹrẹ, o lo awọn ẹya ara ẹrọ bi "de Vaucouleurs ipele ti asiali ratio" -and rẹ awoṣe je ko logistic padaseyin, o je ohun Oríkĕ nkankikan nẹtiwọki. Lilo rẹ ẹya ara ẹrọ, rẹ awoṣe, ati awọn ipohunpo Galaxy Zoo Oriṣi, o je anfani lati ṣẹda òṣuwọn lori kọọkan ẹya-ara, ati ki o si lo awọn ìwọn lati ṣe asọtẹlẹ nipa awọn classification ti awọn ajọọrawọ. Fun apẹẹrẹ, rẹ onínọmbà ri wipe awọn aworan pẹlu kekere "de Vaucouleurs ipele ti asiali ratio" wà diẹ seese lati wa ni ajija ajọọrawọ. Fun awọn wọnyi ìwọn, o je anfani lati ṣe asọtẹlẹ awọn eniyan classification ti a galaxy pẹlu reasonable yiye.

Awọn iṣẹ ti Banerji et al. (2010) ni tan Galaxy Zoo sinu ohun ti Emi yoo pe a keji-iran eda eniyan iṣiro eto. Ti o dara ju ona lati ro nipa awọn wọnyi keji-iran awọn ọna šiše ni wipe dipo ju nini èèyàn yanju isoro kan, won ni eda eniyan kọ kan eko ti a le lo lati irin ni a kọmputa lati yanju isoro. Iye ti data nilo lati irin ni awọn kọmputa le jẹ ki o tobi ti o nilo kan eda eniyan ibi-ifowosowopo lati ṣẹda. Ninu awọn idi ti Galaxy Zoo, awọn nkankikan awọn nẹtiwọki lo nipa Banerji et al. (2010) ti beere kan gan tobi nọmba ti eda eniyan-ike apeere ni ibere lati kọ kan awoṣe ti o wà ni anfani lati reliably ẹda awọn eniyan classification.

Awọn anfani yi kọmputa-iranlọwọ ona ni wipe o kí o lati mu awọn pataki ailopin oye ti data nipa lilo nikan kan han iye ti awọn eniyan akitiyan. Fun apẹẹrẹ, a awadi pẹlu kan million eda eniyan classified ajọọrawọ le kọ kan titë awoṣe ti o le ki o si wa ni lo lati ṣe lẹtọ a bilionu tabi koda a aimọye awọn ajọọrawọ. Ti o ba ti nibẹ ni o wa tobi pupo awọn nọmba ti awọn ajọọrawọ, ki o si yi ni irú ti eda eniyan-kọmputa arabara jẹ gan ni ṣee ṣe nikan ojutu. Yi ailopin scalability ni ko free, sibẹsibẹ. Ilé kan ẹrọ eko awoṣe ti o le tọ ẹda awọn eniyan Oriṣi ni ara kan lile isoro, ṣugbọn da nibẹ ni o wa tẹlẹ o tayọ awọn iwe igbẹhin si yi koko (Hastie, Tibshirani, and Friedman 2009; Murphy 2012; James et al. 2013) .

Galaxy Zoo fihan awọn itankalẹ ti ọpọlọpọ awọn eniyan iṣiro ise agbese. First, a awadi igbiyanju ise agbese nipa ara rẹ tabi pẹlu kan kekere egbe ti iwadi arannilọwọ (eg, Schawinski ká ni ibẹrẹ classification akitiyan). Ti o ba ti yi ona ko ni iwọn yii daradara, awọn awadi le gbe lati kan eda eniyan iṣiro ise agbese ibi ti ọpọlọpọ awọn eniyan tiwon Oriṣi. Sugbon, fun awọn iwọn didun ti data, funfun eda eniyan akitiyan yoo ko ni le to. Ni ti ojuami, awọn oluwadi nilo lati se agbero keji-iran awọn ọna šiše ibi ti eda eniyan Oriṣi ti wa ni lo lati irin ni a ẹrọ eko awoṣe ti o le ki o si wa ni loo si fere Kolopin oye ti data.