Sisteårsprosjekt: Intergalaktisk Maskinsyn

Relevante studieprogram AIS og/eller Data

Studentane kan velja ulike prioriteringar avhengig av eigen bakgrunn; sjå nedanfor.

Bakgrunn

Mesteparten av materien i universet er mørk og dermed uråd å sjå direkte. Me kan likevel observera mørk materie fordi gravitasjonsfeltet forvrenger ljos frå annan materie. Slik fungerer mørk materie som ei linse. Fysikarane kaller det for ei gravitasjonslinse.

Når me tek bilete av fjerne galaksar, vil me ofte sjå at biletet vert forvrengd. Dette er ikkje heilt ulikt forvrenginga som me ser i vanlege kamera, men i dette tilfellet er årsaka gjerne gravitasjonslinser.

Ved å studere forvrengde biletet skulle det vera råd å finna eigenskapane til gravitasjonslinsa og teikna eit kart over den mørke materien.

Linsemodellen representerer i all hovudsak massetettheiten i den mørke materien, prosjisert i 2D. Dvs. at me kan representera gravitasjonslinsa (den mørke materien) som eit bilete der ljose tonar representerer tett masse og mørke tonar representerer spreidd masse. Lat oss kalla eit slikt bilete for eit massekart.

Ein fyrste prototype vart utvikla som eit sisteårsprosjekt våren 2022 og har sidan vore vidareutvikla. Nye prosjekt bør byggja vidare på den same kodebasen. Sjølve simulatoren er skriven i C++, men brukargrensesnitt kan skrivast i andre språk.

Mål for prosjektet

Der er to moglege prosjekt med heilt uavhengige mål.

  1. Rekonstruksjon av linsemodellen eller linsepotentialet. Simulatoren kan brukast til å generera eit treningssett for maskinlæring. Studentane må utvikla og testa djupe nevrale nettverk som effektivt kan rekonstruera linsemassen basert på observerte bilete.
  2. Utvikla eit fleksibelt GUI for simulatoren, slik at domeneekspertar lett kan testa ulike hypotesar visuelt. Der er eit eksisterande GUI, implementert vha. OpenCV, men dette er ikkje fullstendig og heller ikkje egna for vidare utvikling. Studentane står fritt i å velja språk og bibliotek so lenge det er platformuavhengig og kan bruka simulatorkoden i C++.

Det kan òg vera aktuelt å utvida simulatoren med nye linse- og galaksemodellar, særleg dersom gruppa er stor.

Vegleiarar

Forskings-/Utviklingsmetode

Me tilrår ein iterativ og smidig tilnærming med kjapp prototyping. Laupande evaluering av prototypar og eksperiment bør dokumenterast systematisk.

Endeleg levering

Sluttrapporten bør innehalda

Ytterlegare bakgrunnsmateriale


Hans Georg Schaathun / hasc@ntnu.no