Neural network for determining an asteroid mineral composition from reflectance spectra
Notice bibliographique
Résumé
Context. Chemical and mineral compositions of asteroids reflect the formation and history of our Solar System. This knowledge is also important for planetary defence and in-space resource utilisation. In the next years, space missions will generate extensive spectral datasets from asteroids or planets with spectra that will need to be processed in real time. Aims. We aim to develop a fast and robust neural-network-based method for deriving the mineral modal and chemical compositions of silicate materials from their visible and near-infrared spectra. The method should be able to process raw spectra without significant pre-processing. Methods. We designed a convolutional neural network with two hidden layers for the analysis of the spectra, and trained it using labelled reflectance spectra. For the training, we used a dataset that consisted of reflectance spectra of real silicate samples stored in the RELAB and C-Tape databases, namely olivine, orthopyroxene, clinopyroxene, their mixtures, and olivine-pyroxene-rich meteorites. Results. We used the model on two datasets. First, we evaluated the model reliability on a test dataset where we compared the model classification with known compositional reference values. The individual classification results are mostly within 10 percentage-point intervals around the correct values. Second, we classified the reflectance spectra of S-complex (Q-type and V-type, also including A-type) asteroids with known Bus–DeMeo taxonomy classes. The predicted mineral chemical composition of S-type and Q-type asteroids agree with the chemical composition of ordinary chondrites. The modal abundances of V-type and A-type asteroids show a dominant contribution of orthopyroxene and olivine, respectively. Additionally, our predictions of the mineral modal composition of S-type and Q-type asteroids show an apparent depletion of olivine related to the attenuation of its diagnostic absorptions with space weathering. This trend is consistent with previous results of the slower pyroxene response to space weathering relative to olivine. Conclusions. The neural network trained with real silicate samples and their mixtures is applicable for a quantitative mineral evaluation of spectra of asteroids that are rich in dry silicates. The modal abundances and mineral chemistry of common silicates (olivine and pyroxene) can be derived with an accuracy better than 10 percentage points. The classification is fast and has a relatively small computer-memory footprint. Therefore, our code is suitable for processing large spectral datasets in real time.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».