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
Бомбы с орбиты: почему советская технология, воскрешенная Китаем, встревожила США?
Американцы слишком долго считали свои системы раннего предупреждения лучшими на планете. Теперь......
Битва под Каневом: почему на 350 лет замолчали сокрушительную победу России?
Неудобная победа, предательство и идеология. Мы бы могли вообще не узнать об этом триумфе русского оружия...
С Ноева ковчега сняли запрет: что покажут радары на Арарате?
История, которую больше всего высмеивали ученые, неожиданно становится все более реальной...
Дикий народ чучуна: Кто наводил ужас на коренное население Сибири?
Йети? Люди-изгои? Древнее племя? Пока что вопросов больше, чем ответов...
Почему их ДНК не меняется уже 42 000 лет: определен самый древний народ на планете
Три раза предки жителей Океании встречались с исчезнувшими видами людей, и это в корне изменило их гены...
Мрачный прогноз для США из 1995 года сбылся: в чем великий ученый Саган оказался прав?
Исследователь говорил: все плохо, но еще не все потеряно. Его советы могут реально помочь всему человечеству...
Тайна «косого глаза» Венеры раскрыта: что увидела нейросеть на картинах Боттичелли?
Художник нарисовал пять портретов прекрасной Симонетты Веспуччи. И каждое полотно еще больше подтверждает страшный диагноз...
Новая вселенная внутри звезды: почему Эйнштейн мог ошибаться насчет черных дыр
Больше 20 лет эта гипотеза в буквальном смысле раздирает мир науки. Но, возможно, именно она выведет ученых из тупика сингулярности...
Снегопады в Антарктиде становятся все аномальнее: и ученые, наконец-то, знают почему?
Ученым придется пересмотреть все климатические модели Шестого континента. Кстати, снега там будет выпадать с каждым годом все больше...
Тайный Еще одна тайна майя: археологи секрет алтаря в заброшенном городе
Выяснилось, что индейцы долгие столетия продолжали исповедовать, казалось бы, давно забытый древний культ...
Марс под вопросом: что может обнулить иммунитет у космонавтов?
И почему защита организма перестает видеть микробы, выжившие в космосе?...
43 — проклятый возраст Рюриковичей: почему многие князья не переживали этот роковой рубеж?
Генетики говорят: русская династия слишком поздно поняла, что попала в ловушку «чистой» крови...
Бельгийскую разведку снова взломали: хакеры целый год качали оттуда секретные данные
Эксперты говорят: проникновение было замечено совершенно случайно. И это пугает...
Доказана жизнь на спутнике Юпитера: как же бактериям удалось добраться с Земли на Европу?
За 3,5 миллиарда лет земные бактерии могли долететь до 105 звездных систем. Так что у Европы есть все шансы на «заражение»...
Сначала Стоунхендж был... не каменным: найден прототип легендарного святилища
Доисторическая религия оказалась старше на 500 лет, чем считали ученые. И она играла огромную роль в жизни древних людей...
Кипящая дыра в Йеллоустоуне: почему геологи «проморгали» опасный инцидент?
Геологический детектив: незамеченный взрыв, неожиданный провал и далеко идущие последствия...