Forskere henvender sig til borgerforskere for at få hjælp til at identificere gravitationsbølger

Udtrykket "crowdsourcing" har kun eksisteret i det sidste årti, men tilfælde af crowdsourcing - hvor interessenter får offentligheden til at levere nødvendige tjenester - går flere hundrede år tilbage.

Et af de tidligste kendte eksempler er Longitude Act, som blev oprettet af det britiske parlament i 1714. I håb om at reducere hyppigheden af ​​maritime katastrofer, loven tilbød en betydelig økonomisk belønning til alle, der kunne udvikle en enkel, praktisk måde at præcist bestemme et skibs længdegrad til søs. Den største sum gik til sidst til John Harrison, en selvuddannet tømrer og urmager, hvis marinekronometer ville revolutionere navigationen.

Det er overflødigt at sige, crowdsourcing er blevet eksponentielt lettere siden internettets fremkomst. Med et klik på en knap, computerbrugere rundt om i verden - kendt som "borgerforskere" - kan hjælpe hydrologer med at analysere skovsnes aflytningsmønstre, historikere transskriberer førstehåndsberetninger fra medlemmer af det australske og newzealandske hærkorps omkring 1. verdenskrig, og chiropterologer identificerer de natlige adfærdsmønstre hos mindre flagermus med lang næse.

Nu er Dr. Tyson Littenberg, en forskningsastrofysiker ved NASAs Marshall Space Flight Center og en adjungeret professor i Institut for Rumforskning ved University of Alabama i Huntsville (UAH), håber de også kan hjælpe ham.

I næsten et årti, Dr. Littenberg har ledt efter gravitationsbølgesignaler fra sorte huller på vegne af Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO). Og sidst i fjor, da disse signaler blev opdaget, han var et integreret medlem af et team, der udviklede de sofistikerede computeralgoritmer, der var nødvendige for at gennemskue dataene. Deres resultater blev senere offentliggjort i over et dusin artikler i seks forskellige tidsskrifter, inklusive Fysisk gennemgang og Astrofysisk Journal .

Mens opdagelsen bekræftede den sidste store forudsigelse af Einsteins generelle relativitetsteori fra over 100 år før, imidlertid, det introducerede også en ny udfordring:på grund af den ekstreme følsomhed for LIGOs to hovedobservatorier - et i Hanford, Vask., og den anden i Livingston, La. - de data, de indsamler, er modtagelige for forstyrrelser fra instrumentelle og miljømæssige kilder. "Det kaldes ikke-gaussisk støj, men vi omtaler dem som fejl, "siger Dr. Littenberg, som var med til at lette Huntsvilles medlemskab af LIGO Scientific Collaboration. "Vi ved ikke rigtigt, hvad der forårsager dem, så det er som at løse et mysterium. "

Desværre, disse fejl opstår typisk cirka en gang hvert sekund, stærkt formørkende hyppigheden af ​​gravitationsbølger; så langt, siger Dr. Littenberg, "der har kun været to gravitationsbølgedetekteringer i hele menneskets eksistens." Fejlenes tidsfrekvenskort, eller spektrogrammer, kan også efterligne gravitationsbølger, hvilket gør det endnu vanskeligere at skelne mellem de to med computere. Så det falder på mennesker, hvem er bedre i stand til at genkende de subtile forskelle mellem fejl og gravitationsbølger, at lære computere, hvordan man gør det - det er præcis her, crowdsourcing kommer ind. "Den menneskelige hjerne er stadig den bedste computer i verden, " han siger.

Med det i tankerne, Dr. Littenberg og hans LIGO -kolleger ved Northwestern University begyndte at lægge grunden til at udnytte offentlighedens hjernekraft tilbage i begyndelsen af ​​2015. Først nåede de ud til crowdsourcing -stedet Zooniverse, som er vært for næsten 50 "menneskedrevne" forskningsprojekter. Med Zooniverse ombord, de rekrutterede derefter forskere ved Syracuse University og California State University, Fullerton, at slutte sig til deres "fejl-løsning" team. ”Vi fik de rigtige mennesker sammen med den rigtige ekspertise, " han siger.

Nu er resultaterne af disse bestræbelser nået at blive til noget:sammenfaldende med starten på LIGOs anden observationskampagne i slutningen af ​​2016, crowdsourcing -platformen "Gravity Spy" flyttede ud af beta og blev officielt lanceret. Finansieret af et tilskud fra National Science Foundation, Gravity Spy-opgaver frivillige borgerforskere med at gennemse LIGO-data og identificere "familier" af fejl, der kan sorteres efter maskinlæringsalgoritmer.

"Vi har omkring et dusin fejlfamilier, men den vigtigste familie hidtil kaldes blip-glitch, "siger Dr. Littenberg, forklarer, at i modsætning til gravitationsbølger, som altid vises på samme tid på begge detektorer, blip-glitches dukker tilfældigt op. "De er de mest eftertragtede fejl-og vanvittigheden i alles eksistens-fordi de er hyppige, vi ved ikke, hvad der forårsager dem, og de ligner de gravitationsbølger, vi forsøger at opdage. Så nu vil Gravity Spy løse dem for os! "

Hvis det gør det, belønningen vil ikke være monetær, som den var for John Harrison, opfinder af det maritime kronometer. Det vil snarere være tilfredsheden ved at arbejde sammen om at fremme menneskehedens forståelse af universet. "Lige nu ved vi, hvordan gravitationsbølgerne fra fusioner af sorte huller ser ud, "siger Dr. Littenberg." Men når vi først kan få godt styr på fejlene, vi vil have en bedre chance for at finde nye kilder til gravitationsbølger - fra supernovaer og kosmisk snor til ting, vi aldrig har forestillet os. "

Og det, han siger, "er når den virkelig spændende videnskab starter!"