Evreni deşifre etmek için istatistikleri yeni bir şekilde kullanma

Dijital çağ, hem istatistik hem de astronomi alanlarında muazzam bir nimet olmuştur. Bununla birlikte, Huntsville’deki Alabama Üniversitesi’nde (UAH) fizik ve astronomi profesörü olan Dr. Max Bonamente’ye göre, çoğu gökbilimci, bu disiplinleri bir araya getirerek elde edilecek önemli faydaları fark edecek kadar eğitimli değil. O ve meslektaşları, gelişmekte olan astroistatistik alanında öncü araştırmalar yoluyla tüm bunları değiştirmek için çalışıyorlar.

Dr. Bonamente bir makale yayınladı. Royal Astronomical Society’nin Aylık Bildirimleri kozmolojik verilerin yorumlanma biçimlerinde devrim yaratmayı vaat eden olasılık dağılımlarında yenilikçi bir bükülme sergiliyor.

Araştırmacı, “Geleneksel olarak, gökbilimciler zayıf istatistikçilerdi – biz ‘ilerledikçe istatistikleri oluşturmayı’ seviyoruz” diye açıklıyor. “Son makalem, sistematik hataları açıklamak için yeni bir yöntem. Geliştirdiğim ve daha önce düşünülmemiş olan yeni bir olasılık dağıtım yöntemini açıklıyor. Aptalca bir şey ama gözlemlerden sonuçlar çıkarmak açısından gerçek hayattaki çıkarımları var. Birçok astronom, istatistikleri dikkatli bir şekilde yapmak için gerekli matematik altyapısına sahip değil. Bu zor, çünkü istatistik özünde zor matematik. Çok az insan bunu yapmak için fazladan zaman ayırmak istiyor. Elbette herkes böyle düşünmüyor.”

Bu, yakın zamanda The University of Alabama System’in bir parçası olan UAH’ın ev sahipliğinde düzenlenen iid2022: Statistical Methods for Event Data adlı ve alt başlığı Illuttling the Dynamic Universe olan bir çalıştayın başarısıyla kanıtlanmıştır. Dr. Bonamente ve meslektaşı, uzay bilimi yardımcı doçenti Dr. Lingling Zhao, çalıştayı düzenledi.

Toplantı, genç bilim adamlarını verilerin analizi ve yorumlanması için uygun istatistiksel yöntemler konusunda eğitmek için tasarlandı ve gelişmiş yazılımlar kullanan örnek problemlerin uygulamalı işbirlikçi analizini içeriyordu. Toplantı aynı zamanda astronomlar ve ilgili alanlardaki araştırmacılar için olay verilerinin analizindeki son gelişmeleri paylaşmaları için bir forum sağladı.

“Olay verileri”, astronomide, tipik olarak hafif fotonlar ve aynı zamanda nötrinolar veya diğer parçacıklar gibi bireysel olayların toplanmasıdır. Bu olaylar, konumun (görüntüler), zamanın (ışık eğrileri gibi) veya enerjinin veya dalga boyunun (spektrum) bir fonksiyonu olarak istatistiksel uygulamalar yoluyla incelenebilir. Olaylar ayrıca, evrende serbestçe dolaşabilen ilk ışığın soğutulmuş kalıntısı olan Kozmik Mikrodalga Arka Planının ölçümleriyle tespit edilen yerçekimi dalgası olayları veya galaksi kümeleri gibi nicelik toplulukları olarak da tanımlanabilir.

İtalya doğumlu Dr. Bonamente, 1997’de ABD’ye taşındı ve bir UAH mezunu, hem yüksek lisans hem de doktora derecesi aldı. kozmolojik olayların analizi için Markov zinciri Monte Carlo (MCMC) adı verilen istatistiksel bir yöntemin kullanımını geliştirdiği UAH’da fizik alanında. MCMC’ler, bir deney için farklı olası sonuçların meydana gelme olasılıklarını veren matematiksel bir işlev olan olasılık dağılımlarında kullanılan bir özel algoritma sınıfı içerir.

Araştırmacı, “Bu yöntemler, verileri daha hızlı ve daha doğru bir şekilde analiz etmeyi mümkün kıldı” diyor. “Günümüzde makine öğrenimi astronominin her yerinde. Örneğin, o zamanlar çok önemli olan Hubble sabitini ölçmek için MCMC’leri kullandık.” Hubble sabiti, kozmolojideki en önemli sayılardan biridir, çünkü bize evrenin ne kadar hızlı genişlediğini söyler.

Astroistatistik, astronomide büyük veri yönetimi ve analizinin geleceğini temsil ediyor, çünkü en son teknolojiler gerçekten akıllara durgunluk veren karmaşıklıkta şaşırtıcı miktarda veri üretiyor. Radyo, mikrodalga, kızılötesi, X-ışını, gama ışını, girişimölçer ve optik aletlerde yeni veri toplama mekanizmaları geliştikçe, bu verileri analiz etme zorluğu katlanarak artıyor ve bunların hepsini anlamlandırmak için yeni istatistiksel algoritmalar ve teknikler gerektirecek.

Bonamente, “Çoğu astronom veya fizikçi, istatistik şöyle dursun, olasılık teorisi hakkında pek bir şey bilmiyor,” diye belirtiyor. “Bir bilim adamının işi dikkatli olmak ve o olmadığında yeni ve harika bir sonuç bulma arzusuna teslim olmamak olmalıdır. Bu nedenle, matematik ve astronomiyi birleştirmek benim için doğal yol.”