Как дроны помогают ученым в поиске метеоритов
Благодаря метеоритам мы можем предполагать, на что была похожа ранняя Солнечная система. Но чтобы их найти, необязательно отправляться в космос. Часто исследователи просто распределяются по ландшафту и часами ходят, глядя в землю. Теперь некоторые ученые пользуются дронами и машинным обучением, чтобы гораздо эффективнее обнаруживать только что упавшие метеориты.
— Шеймус Андерсон, планетолог из Университета Кертина в Перте, Австралия.
Примерно в 2016 году Андерсон начал обдумывать концепцию использования дронов для фотографирования земли в поисках метеоритов. Эта идея превратилась в работу, за которую ученый получил докторскую степень. В 2022 году он с коллегами сообщил о первом успешном обнаружении метеорита с помощью дрона. С тех пор они нашли еще четыре метеорита в различных местах.
По словам Андерсона, с помощью дронов обнаружение метеоритов происходит намного быстрее, чем если искать их без использования новых технологий. Таким образом количество дней, затраченных исследователями, сокращается с 300 до примерно 12.
Шеймус Андерсон и его коллеги начали использовать дроны для обнаружения метеоритов в отдаленных частях Западной и Южной Австралии. Команда получает информацию о месте падения от сети наземных камер, которые отслеживают метеороиды, проносящиеся через атмосферу Земли. После этого начинаются поиски.
По прибытии на предполагаемое место падения команда запускает свой основной дрон на высоте около 20 метров. Его камера делает снимок земли раз в секунду, и исследователи загружают данные примерно каждые 40 минут, когда дрон приземляется для перезаправки батарей.
За день полета можно собрать более 10 000 изображений, которые затем делятся в цифровом виде на примерно 100 миллионов меньших частей. Эти фрагменты фото, каждый из которых соответствует двум метрам реального пространства, вводятся в алгоритм машинного обучения, который распознает метеориты на основе изображений реальных объектов или земных камней, окрашенных в черный цвет. По словам Андерсона, этим аналогом действительно можно «заменить» метеориты для обучения.
Алгоритм хорош, но не совершенен. Он автоматически отбрасывает большинство частей фото (обычно более 99 процентов), которые не содержат объектов, похожих на метеориты. Но после дневного полета все равно остается примерно 50 000 фрагментов изображений, которые должны быть проанализированы человеком.
Почти всегда на этих фото находятся объекты, которые явно не являются метеоритами, например, фекалии животных, консервные банки, змеи или спящие кенгуру. По словам Андерсона, они помечаются как потенциальные метеориты просто потому, что алгоритм с этими данными не знаком, и команда должна отсеивать часть картинок.
Для исследования объектов, которые по-прежнему выглядят как метеорит для человеческого глаза, исследователи отправляют на место дрон меньшего размера, который летает гораздо ниже — примерно в метре от земли. И только если на этом этапе изображение будет выглядеть как метеорит, исследователи сами отправляются на место.
Ученые планируют обучить свой алгоритм так, чтобы он больше не помечал неподходящие объекты. И команда работает над тем, чтобы сделать свой компьютерный код открытым — это поможет другим исследователям свободно его использовать.
Андерсон также надеется на появление дронов в Антарктиде, месте скопления метеоритов. Хотя стоит учитывать, что низкая температура и ледяной покров создаст целый ряд новых проблем, таких как обеспечение хорошей работы чувствительного электронного оборудования в холодных условиях и преодоление логистических трудностей при работе в таком отдаленном месте.
Команда из шести человек в экспедиции по поиску метеоритов может обыскивать около 200 000 квадратных метров в день. Но поскольку площадь, на которую падает скопление метеоритов, как правило, может быть определена лишь с точностью до нескольких миллионов квадратных метров, обнаружение может занять достаточно большое количество времени.
— Шеймус Андерсон, планетолог из Университета Кертина в Перте, Австралия.
Примерно в 2016 году Андерсон начал обдумывать концепцию использования дронов для фотографирования земли в поисках метеоритов. Эта идея превратилась в работу, за которую ученый получил докторскую степень. В 2022 году он с коллегами сообщил о первом успешном обнаружении метеорита с помощью дрона. С тех пор они нашли еще четыре метеорита в различных местах.
По словам Андерсона, с помощью дронов обнаружение метеоритов происходит намного быстрее, чем если искать их без использования новых технологий. Таким образом количество дней, затраченных исследователями, сокращается с 300 до примерно 12.
Опыт использования дронов в Австралии
Шеймус Андерсон и его коллеги начали использовать дроны для обнаружения метеоритов в отдаленных частях Западной и Южной Австралии. Команда получает информацию о месте падения от сети наземных камер, которые отслеживают метеороиды, проносящиеся через атмосферу Земли. После этого начинаются поиски.
По прибытии на предполагаемое место падения команда запускает свой основной дрон на высоте около 20 метров. Его камера делает снимок земли раз в секунду, и исследователи загружают данные примерно каждые 40 минут, когда дрон приземляется для перезаправки батарей.
За день полета можно собрать более 10 000 изображений, которые затем делятся в цифровом виде на примерно 100 миллионов меньших частей. Эти фрагменты фото, каждый из которых соответствует двум метрам реального пространства, вводятся в алгоритм машинного обучения, который распознает метеориты на основе изображений реальных объектов или земных камней, окрашенных в черный цвет. По словам Андерсона, этим аналогом действительно можно «заменить» метеориты для обучения.
Будущее новой технологии
Алгоритм хорош, но не совершенен. Он автоматически отбрасывает большинство частей фото (обычно более 99 процентов), которые не содержат объектов, похожих на метеориты. Но после дневного полета все равно остается примерно 50 000 фрагментов изображений, которые должны быть проанализированы человеком.
Почти всегда на этих фото находятся объекты, которые явно не являются метеоритами, например, фекалии животных, консервные банки, змеи или спящие кенгуру. По словам Андерсона, они помечаются как потенциальные метеориты просто потому, что алгоритм с этими данными не знаком, и команда должна отсеивать часть картинок.
Для исследования объектов, которые по-прежнему выглядят как метеорит для человеческого глаза, исследователи отправляют на место дрон меньшего размера, который летает гораздо ниже — примерно в метре от земли. И только если на этом этапе изображение будет выглядеть как метеорит, исследователи сами отправляются на место.
Ученые планируют обучить свой алгоритм так, чтобы он больше не помечал неподходящие объекты. И команда работает над тем, чтобы сделать свой компьютерный код открытым — это поможет другим исследователям свободно его использовать.
Андерсон также надеется на появление дронов в Антарктиде, месте скопления метеоритов. Хотя стоит учитывать, что низкая температура и ледяной покров создаст целый ряд новых проблем, таких как обеспечение хорошей работы чувствительного электронного оборудования в холодных условиях и преодоление логистических трудностей при работе в таком отдаленном месте.
- Алексей Павлов
- THE DESERT FIREBALL NETWORK
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Контрабандисты оккупировали Восточную Африку: зачем черных муравьев тайно вывозят в Китай и Европу?
Эксперты предупреждают: такой вывоз в итоге закончится непоправимой экологической катастрофой...
В мире заканчивается речной песок: чем это грозит человечеству?
Ученые говорят, что это самая не замечаемая, а оттого опасная проблема, которая уже касается миллионов людей...
К 2060 году половина плотин в мире выйдет из строя: США — главные в черном списке
Эксперты говорят: если не принять меры, часть Соединенных Штатов может полностью опустеть...
В России снова захотели строить железную дорогу в Индию: почему не удались прошлые попытки?
Эксперты говорят: дерзкий проект мог бы принести российской казне миллиардные прибыли...
За рамками науки: дети, которые помнят свои прошлые жизни
Ученые говорят, что феномена реинкарнации нет, но факты утверждают обратное...
Кольца на деревьях раскрыли тайну гибели последней империи кочевников в Евразии
Поразительно, но падение Джунгарского ханства началось за тысячи километров от Азии, в Северной Атлантике...
Самый наглый археологический фейк в истории: итальянец 20 лет показывал туристам фальшивый амфитеатр Цезаря
Судебный процесс длилось почти десятилетие, но даже сейчас эта история очень далека от завершения...
Тайна огней Марфы, 150 лет не дававшая покоя ученым, похоже, разгадана
Болотный газ? Огни святого Эльма? НЛО? Ответ оказался намного проще и сложнее одновременно...
Немецкий ученый был главным в секретной ракетной программе: однажды он вышел из кабинета и исчез навсегда
Как операция «Дамоклов меч» пресекла главную военную операцию целого государства...
«Сувенир» от неандертальцев: секреты этих мутаций не разгаданы до конца
Они живут в ДНК 47 000 лет, но почему их совсем нет у африканцев, зато много у жителей Южной Азии...
Авокадо ежедневно меняет пол, и исследователи, наконец, выяснили, как именно
Почему селекционеры и ботаники ждали этого открытия более 100 лет?...
Этим книгам осталось жить считаные дни: кто охотится на очень редкие экземпляры, а затем уничтожает их?
Эксперты бьют тревогу: это, пожалуй, самый циничный поворот в истории книгопечатания...