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Gravitationslinsen in Quasaren finden mit Anomaly Detection

Einsteinring
Zusammenfassung

Gravitationslinsen mit Hilfe von Anomaly Detection erkennen.

Schlüsselbegriffe

Python, PyTorch, Deep Learning, Anomaly Detection, Variational Autoencoder

Zielsetzung

In diesem Projekt soll eine Anomaly Detection Pipeline implementiert werden, die zur Identifizierung von Gravitationslinsen von Quasaren in Galaxienbildern dient.

Ausgangslage

Quasare (Quasi Stellar Objects) sind sehr helle, weit entfernte Galaxien, die auf den ersten Blick aussehen wie Sterne. Die Gravitiation von Dunkler Materie, die sich zwischen manchem Quasar und der Erde befindet, verursacht einen Linseneffekt, welcher dazu führt, dass mehrere Bilder des Quasars sichtbar werden. Die Beobachtung dieses Linseneffekts gibt uns Aufschluss über die Verteilung und Natur der Dunklen Materie. Es ist daher wichtig, Quasare mit solchen Gravitationslinsen zu identifizieren. Leider bringen die bestehenden, klassischen Methoden zur Identifizierung von Gavitationslinsen eine sehr hohe falsch-positiv Rate (>99%!) mit sich. Insbesondere die grosse Anzahl von Kandidaten, die in naher Zukunft von modernen Teleskopen beobachtet werden, erfordern neue Methoden mit besserer Performance.

Ergebnisse

Durch den Einsatz des Variational Autoencoders wurde ein Modell trainiert, das mit Hilfe einer Anomaly Detection Pipeline präzise Anomaly Scores berechnet und Anomalien zuverlässig erkennt.

Projektdaten
Projekttyp: Informatik Projekt 5
Projektdauer: 20. Februar 2023 - 16. Juni 2023
Aufwand: 180 Stunden pro Person
Teamgrösse: 2 Personen
Auftraggeber

Prof. Dr. Martin Melchior und Dr. Stefan Hackstein
Fachhochschule Nordwestschweiz FHNW
Hochschule für Technik
Bahnhofstrasse 6
5210 Windisch

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fhnw.ch
Projektteam
Name Studiengang
Geremia Walzer iCompetence
Kevin Schlatter iCompetence
Kontakt
Name
Prof. Dr. Martin Melchior
Dr. Stefan Hackstein
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