人工智能出鞘 “劍”指系外行星
——擁有8顆行星的迷你太陽系“現(xiàn)身”
太陽系終于有了勢(shì)均力敵的“對(duì)手”。美國國家航空航天局(NASA)于北京時(shí)間12月15日凌晨2時(shí)宣布，谷歌的人工智能對(duì)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(hào)方面，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)大有可為。
棋逢對(duì)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(shì)。”
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(gè)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。”
大顯神威 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)揪出“漏網(wǎng)之魚”
“谷歌人工智能”(Google AI)的高級(jí)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(duì)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(jí)，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(duì)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(shí)，正是機(jī)器學(xué)習(xí)‘大顯神威’之時(shí)。”
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(gè)疑似行星信號(hào)，盡管科學(xué)家采用人工方法篩查出了其中最可能的信號(hào)，但最微弱的信號(hào)往往會(huì)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(duì)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(hào)。系外行星從恒星前方經(jīng)過時(shí)會(huì)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(hào)，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(hào)，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。”
研究人員計(jì)劃接下來讓這一神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)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(gè)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(duì)原來的天區(qū)進(jìn)行精確定位。NASA的天才們將錯(cuò)就錯(cuò)，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(gè)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(cè)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(hào)為“KOI-7711”的世界。這個(gè)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(gè)世界的更多細(xì)節(jié)，還需等新一代太空望遠(yuǎn)鏡來揭開。
