7.09.2022
Mit künstlicher Intelligenz die Geheimnisse des Nachthimmels lüften
With special cameras, AllSky7 permanently scans the night sky
Mit speziellen Kameras scannt AllSky7 permanent den Nachthimmel
Technische Universitat Ilmenau (Germany) is using Artificial Intelligence to improve the detection and classification of unidentified phenomena in the night sky. The research team of the Group for data-intensive Systems and Visualization collaborated with the American Meteor Society which initiated the AllSky7, an international network of scientists and amateur astronomers that permanently observes the night sky with specially designed cameras and classifies and assigns all events. The work of the team of scientists is part of the TU Ilmenau's theme year "Smart World", which highlights the university's research priorities.
With its luminous phenomena, the night skies often make us wonder. Some we can explain: the sparkling of the stars, caused by atmospheric turbulences, or shooting stars, caused by meteorites glistening in the air. Others may be more mysterious at first glance: satellites passing by at breakneck speed or rocket engines falling back to earth. Capturing, detecting and classifying all phenomena in the night sky around the world is the goal of the AllSky7 network. The international team was launched in 2018 by the American Meteor Society, a nonprofit scientific organization led by Mike Hankey that promotes the research activities of professional and amateur astronomers.
AllSky7 aims to precisely assign meteorites falling on the earth and sky phenomena caused by other events. In 85 night sky surveillance sites across the US and Europe, 360-degree special cameras continuously watch the night sky, detecting countless phenomena that are analyzed and classified by the camera operators by day. However, the algorithms were only trained for a few so-called positive classes, i.e. they were only insufficiently able to distinguish meteors from other events. The reduced computational capabilities of the camera systems were a hurdle, that had to be taken by the Ilmenau researchers designing resource-efficient algorithms to detect and classify the countless celestial phenomena.
Over a period of six months, Rabea Sennlaub and Martin Hofmann created the algorithm and data. Together with the AllSky7 network, they collected a dataset of 20,000 images of meteors and non-meteors taken at AllSky7 station Sonneberg in Thuringia, Germany, further separated into sub-classes to guarantee a fine-gained classification. The US Researcher Mike Hankey is astonished by the Thuringia research: "The results yield a huge step towards a seamless sky observation and can improve the whole network."
The data now allow a far more precise estimate of the amount of space debris that endangers communications satellites and the lives of space station crews. The results from Ilmenau advance the worldwide network of wide-angle sky observatories, sealing an international relationship. The network also helps to determine if meteors fall on earth and where they are landing. In this way, the rock debris can be analyzed and we can learn more about the solar system's origin.
Die Technische Universität Ilmenau (Deutschland) nutzt künstliche Intelligenz, um die Erkennung und Klassifizierung nicht identifizierter Phänomene am Nachthimmel zu verbessern. Das Forschungsteam der Gruppe für datenintensive Systeme und Visualisierung kooperierte mit der American Meteor Society, die das AllSky7 initiierte, ein internationales Netzwerk von Wissenschaftlern und Amateurastronomen, das mit speziell entwickelten Kameras permanent den Nachthimmel beobachtet und alle Ereignisse klassifiziert und zuordnet. Die Arbeit des Wissenschaftlerteams ist Teil des Themenjahres „Smart World“ der TU Ilmenau, das die Forschungsschwerpunkte der Universität beleuchtet.
Der Nachthimmel mit seinen Leuchterscheinungen versetzt uns oft ins Staunen. Einige können wir erklären: das Funkeln der Sterne, verursacht durch atmosphärische Turbulenzen, oder Sternschnuppen, verursacht durch Meteoriten, die in der Luft glitzern. Andere mögen auf den ersten Blick mysteriöser sein: Satelliten, die mit halsbrecherischer Geschwindigkeit vorbeiziehen, oder Raketentriebwerke, die auf die Erde zurückfallen. Alle Phänomene am Nachthimmel auf der ganzen Welt zu erfassen, zu entdecken und zu klassifizieren, ist das Ziel des AllSky7-Netzwerks. Das internationale Team wurde 2018 von der American Meteor Society ins Leben gerufen, einer gemeinnützigen wissenschaftlichen Organisation unter der Leitung von Mike Hankey, die die Forschungsaktivitäten von Berufs- und Amateurastronomen fördert.
AllSky7 zielt darauf ab, Meteoriten, die auf die Erde fallen, und durch andere Ereignisse verursachte Himmelsphänomene genau zuzuordnen. An 85 Standorten zur Überwachung des Nachthimmels in den USA und Europa beobachten 360-Grad-Spezialkameras kontinuierlich den Nachthimmel und erkennen unzählige Phänomene, die tagsüber von den Kameraleuten analysiert und klassifiziert werden. Allerdings waren die Algorithmen nur auf wenige sogenannte Positivklassen trainiert, konnten also Meteore nur unzureichend von anderen Ereignissen unterscheiden. Die eingeschränkte Rechenleistung der Kamerasysteme war eine Hürde, die die Ilmenauer Forscher nehmen mussten, um ressourceneffiziente Algorithmen zur Erkennung und Klassifizierung der unzähligen Himmelsphänomene zu entwickeln.
Über einen Zeitraum von sechs Monaten haben Rabea Sennlaub und Martin Hofmann den Algorithmus und die Daten erstellt. Zusammen mit dem AllSky7-Netzwerk sammelten sie einen Datensatz von 20.000 Bildern von Meteoren und Nicht-Meteoren, die an der AllSky7-Station Sonneberg in Thüringen, Deutschland, aufgenommen und weiter in Unterklassen unterteilt wurden, um eine genaue Klassifizierung zu gewährleisten. Der US-Forscher Mike Hankey ist erstaunt über die Thüringer Forschung: „Die Ergebnisse bringen einen großen Schritt in Richtung einer lückenlosen Himmelsbeobachtung und können das gesamte Netzwerk verbessern.“
Die Daten erlauben nun eine weitaus genauere Abschätzung der Menge an Weltraumschrott, die Kommunikationssatelliten und das Leben der Besatzungen von Raumstationen gefährdet. Die Ergebnisse aus Ilmenau bringen das weltweite Netzwerk von Weitwinkel-Himmelsobservatorien voran und besiegeln eine internationale Beziehung. Das Netzwerk hilft auch festzustellen, ob Meteore auf die Erde fallen und wo sie landen. Auf diese Weise lassen sich die Gesteinstrümmer analysieren und wir erfahren mehr über die Entstehung des Sonnensystems.
Quelle: SD