人工智能出鞘 擁有8顆行星的迷你太陽系“現(xiàn)身”

太陽系終于有了勢均力敵的“對手”。美國國家航空航天局(NASA)于北京時間12月15日凌晨2時宣布,谷歌的人工智能對開普勒望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)了圍繞恒星開普勒-90旋轉(zhuǎn)的第8顆行星開普勒-90i,使開普勒-90能與太陽“并駕齊驅(qū)”,共同成為目前擁有最多已知行星(8顆)的恒星系統(tǒng)。

人工智能在此功不可沒,盡管此前機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已被運(yùn)用于搜索開普勒望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)庫,但最新研究證明,在捕捉遙遠(yuǎn)天體發(fā)出的最微弱信號方面,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大有可為。

棋逢對手迷你太陽系“浮出水面”

開普勒-90距離地球2545光年遠(yuǎn),位于天龍座(Draco)。

最新發(fā)現(xiàn)的開普勒90i是一顆巖石星球,大小是地球的1.3倍,由于距離其主恒星更近,公轉(zhuǎn)周期僅為14.4天,平均溫度據(jù)信超過800華氏度(約426.7℃)。

該研究負(fù)責(zé)人之一、德州大學(xué)奧斯汀分校的安德魯·范德伯格說:“開普勒-90系統(tǒng)就像迷你版的太陽系:較小行星在內(nèi)側(cè);較大行星在外側(cè),只不過彼此之間更‘親密’一點(diǎn)。盡管如此,其并不比其他行星系統(tǒng)在孕育生命方面更有優(yōu)勢?!?/p>

開普勒-90i并非最新研究“篩查”出的唯一系外行星,他們還找到了開普勒-80系統(tǒng)的第六顆行星開普勒-80g,其大小與地球類似,與鄰近的4顆行星形成了一個超穩(wěn)定的系統(tǒng),類似此前發(fā)現(xiàn)的擁有7顆行星的TRAPPIST-1系統(tǒng)。

NASA天體物理學(xué)部門主管保羅·赫茲表示:“正如我們所料,在之前已經(jīng)分析過的開普勒望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)中,仍潛伏著令人興奮的新發(fā)現(xiàn),等待著合適的新工具或新技術(shù)來揭示它。這一發(fā)現(xiàn)表明,這些數(shù)據(jù)在未來多年都將是開展創(chuàng)新研究的珍寶?!?/p>

大顯神威神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)揪出“漏網(wǎng)之魚”

“谷歌人工智能”(GoogleAI)的高級軟件工程師克里斯托佛·沙律首先提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對開普勒望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。他認(rèn)為,隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷升級,天文學(xué)正和其他學(xué)科一樣,慢慢陷入被海量數(shù)據(jù)淹沒的困境,于是,他對利用計(jì)算機(jī)技術(shù)搜尋系外行星產(chǎn)生了濃厚興趣。他說:“當(dāng)數(shù)據(jù)太多,人工分析難以招架之時,正是機(jī)器學(xué)習(xí)‘大顯神威’之時?!?/p>

在長達(dá)4年的運(yùn)行期間,開普勒望遠(yuǎn)鏡收集的數(shù)據(jù)中包含3.5萬個疑似行星信號,盡管科學(xué)家采用人工方法篩查出了其中最可能的信號,但最微弱的信號往往會成為“漏網(wǎng)之魚”。沙律和范德伯格猜想,這些數(shù)據(jù)中可能潛伏著更有趣的系外行星發(fā)現(xiàn)。

于是,沙律和范德伯格訓(xùn)練人工智能如何根據(jù)開普勒望遠(yuǎn)鏡獲得的亮度數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)系外行星。受人腦中神經(jīng)元之間連接方式的啟發(fā),他們的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對開普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查,發(fā)現(xiàn)了此前被忽視的圍繞開普勒-90旋轉(zhuǎn)的第8顆行星微弱的凌日信號。系外行星從恒星前方經(jīng)過時會導(dǎo)致恒星亮度輕微下降,開普勒望遠(yuǎn)鏡記錄下這種亮度下降信號,科學(xué)家可以據(jù)此間接推算出行星的存在以及這顆行星的諸多物理特性——這就是所謂的凌日法。

范德伯格表示:“盡管我們發(fā)現(xiàn)了很多假信號,但其中也可能隱藏著真實(shí)的行星。這就像翻遍小石塊尋找珠寶,篩子越好,找到寶石的可能性當(dāng)然也更大?!?/p>

研究人員計(jì)劃接下來讓這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對開普勒已搜索過的15萬多顆恒星的亮度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

“身殘志堅(jiān)”開普勒書寫美麗篇章

這個最新發(fā)現(xiàn)的“大功臣”除了人工智能,當(dāng)然最重要的是開普勒望遠(yuǎn)鏡。

開普勒望遠(yuǎn)鏡于2009年發(fā)射升空,最初的主要任務(wù)是掃描一小片天區(qū),巡天任務(wù)持續(xù)到2016年。但人算不如天算,2013年5月11日,望遠(yuǎn)鏡出現(xiàn)關(guān)鍵故障,導(dǎo)致無法對原來的天區(qū)進(jìn)行精確定位。NASA的天才們將錯就錯,調(diào)整太陽能帆板角度,采用太陽輻射光壓幫助開普勒望遠(yuǎn)鏡實(shí)現(xiàn)平衡。但凡事都有代價(jià):望遠(yuǎn)鏡必須跟太陽保持一個特定的角度,因此,原本掃描天鵝座一小片天區(qū)的角度被轉(zhuǎn)移到了黃道面。

不過,開普勒望遠(yuǎn)鏡注定是要書寫傳奇的,它“身殘志堅(jiān)”,在浩渺的宇宙史上留下了自己的印記。從2014年開始,開普勒望遠(yuǎn)鏡進(jìn)入K2——“開普勒任務(wù)2”階段。

今年6月19日,NASA最新公布一組數(shù)據(jù),其中囊括了開普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù),現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)4034顆候選系外行星,其中2335顆已被確認(rèn),49顆是類地行星,30多顆已被證實(shí),且都在宜居帶上,最吸引人的也許就是編號為“KOI-7711”的世界。這個星球大小為地球的1.3倍,在類似地球的軌道上繞著一顆類似太陽的恒星公轉(zhuǎn),幾乎就是地球的雙胞胎兄弟。當(dāng)然,關(guān)于這個世界的更多細(xì)節(jié),還需等新一代太空望遠(yuǎn)鏡來揭開。(科技日報(bào))

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2017-12-21
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