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
Кто убивает итальянских волков: зоологи были потрясены кадрами с автоматической камеры
Трагический эпизод показал, что некоторые зоологические теории придется кардинально пересмотреть. У серых хищников есть неожиданные враги...
Почему Христос умер на кресте быстрее, чем разбойники: ученые объяснили эпизод из Нового Завета
Поразительно, но это был целый клубок событий, которые произошли в последние сутки до распятия...
Атомная катастрофа Гитлера: оказывается, немцы едва не устроили собственную Хиросиму еще в 1942 году
Почему громкая авария в лаборатории поставила жирный крест на мечтах Германии поработить всю планету?...
Американский «Чернобыль-80»: эта катастрофа едва не изменила всю историю США
Эксперты говорят: лишь счастливая случайность не позволила взорваться заряду в 600 (!) раз мощнее хиросимской бомбы...
300-летний секрет «золотых» скрипок Страдивари наконец-то разгадан?
И почему ученые в поисках тайны забрели в отдаленную долину в самом сердце Итальянских Альп?...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
80 лет без Звезды Героя: почему офицер, поставивший Знамя Победы, не получил заслуженную награду при жизни?
Только указ Президента России смог исправить одну из самых вопиющих несправедливостей в советской истории...
«Кровавая» история водопада Блад-Фоллс: почему ученые сравнивают это место с Марсом?
Эта антарктическая аномалия больше века не давала покоя исследователям, но в 2018 году завеса тайны все же приоткрылась...
Каменный топор со дна реки может переписать древнейшую историю Сибири
По словам ученых, получился отличный научный детектив: добыча золота, артефакт бронзового века, забытая цивилизация...
Почему на Иран обрушился черный дождь и насколько он опасен?
Экологи говорят: агрессивные действия США и Израиля поставили под угрозу здоровье миллионов людей по всей планете...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...