美國宇航局開(kāi)普勒探測器的插圖。該探測器于2009年發射升空，旨在尋找地外(wài)行星。插圖：WENDY STENZEL, AMES RESEARCH CENTER/NASA
撰文：Nadia Drake
天文學界上的第一(yī)次!科學家訓練出了人工(gōng)智能，用于在望遠鏡收集的巨量數據中(zhōng)進行篩選，結果還真的發現了一(yī)個全新的星球。
這顆新發現的行星編号爲“開(kāi)普勒-90i(Kepler-90i)”，此前一(yī)直隐藏在美國宇航局開(kāi)普勒探測器收集的數據中(zhōng)。這顆行星距離(lí)地球約2500光年，它與另外(wài)7顆行星一(yī)起圍繞着一(yī)顆恒星公轉，因此，開(kāi)普勒-90系統，與我(wǒ)們所在的太陽系有許多相似之處。
“開(kāi)普勒已經像我(wǒ)們證明，多數恒星都擁有行星。”美國宇航局的Paul Hertz在宣布這一(yī)發現的新聞發布會上說道。如今，開(kāi)普勒已經證實，恒星可以與我(wǒ)們的太陽系一(yī)樣，擁有龐大(dà)的行星家族。
在新聞發布會之前的幾天裏，有媒體(tǐ)瘋傳可能探測到了外(wài)星生(shēng)命。毫無意外(wài)，這個消息完全不靠譜，但是，它卻從側面證明，機器學習能夠幫助我(wǒ)們更多地了解整個星系中(zhōng)可能令人激動的星球。
在星辰大(dà)海中(zhōng)搜尋
開(kāi)普勒探測器2009年發射升空，已經盯着一(yī)小(xiǎo)塊天空中(zhōng)的15萬顆恒星，足足看了4年。它的任務是尋找行星經過恒星前面時，對恒星所産生(shēng)的微小(xiǎo)遮擋。當科學家在數據中(zhōng)發現此類微小(xiǎo)信号時，就能夠測算出行星的大(dà)小(xiǎo)，以及它與其母恒星之間的距離(lí)。
截至目前，開(kāi)普勒探測器已經确認了2525顆行星，其數據中(zhōng)還有更多行星有待發現。但是，想要确認一(yī)顆行星并非易事。對人類而言，人工(gōng)梳理巨量的開(kāi)普勒數據是一(yī)項不可完成的任務，因爲這些數據中(zhōng)包含有10的8次方個潛在的行星軌道。此外(wài)，恒星光線的變弱，并不一(yī)定全是行星所爲：恒星黑子、雙星及其它天體(tǐ)都有可能産生(shēng)與行星掩住恒星一(yī)樣的效果。
正因如此，谷歌人工(gōng)智能部門的Chris Shallue決定利用神經網絡來解決這一(yī)難題。此前，機器學習的方式已經被用于篩選、分(fēn)類普勒的數據，但是，Shallue的神經網絡能夠提供更加強大(dà)的算法。
Shallue說：“當我(wǒ)得知(zhī)開(kāi)普勒探測器收集到了這麽多的數據，科學家們無法全靠人工(gōng)進行審查時，我(wǒ)就想把神經網絡用于天文學。我(wǒ)們的想法是，把這一(yī)技術用于星空，教會機器的學習系統如何分(fēn)辨遙遠恒星周圍的行星。”
開(kāi)辟觀測新視角
顧名思義，神經網絡，是基于人類大(dà)腦工(gōng)作的原理而構造的。人類可以訓練神經網絡，讓它們識别和分(fēn)類事物(wù)，比如分(fēn)辨狗與貓的照片有何區别。最終，在看過足夠的樣本之後，電腦就能夠自己将貓和狗進行分(fēn)類。
Shallue訓練了一(yī)個神經網絡，識别行星的獨特“指紋”。他從開(kāi)普勒數據庫中(zhōng)提取出15000個真實的行星特征，讓神經網絡系統辨别真實行星的信号與僞裝成行星的信号之間的差異。
之後便是實戰驗證階段。Shallue與德州大(dà)學的Andrew Vanderburg，讓這個系統仔細檢查了670顆已知(zhī)擁有行星的恒星，因爲在這些恒星周圍可能存在更多顆行星。
然後，他們向系統輸入不夠強、人工(gōng)無法處理的信号。在這些信号中(zhōng)，神經網絡系統識别出了兩顆新行星。研究結果發表在了《天文學期刊》上。
“這兩顆星星的信号很弱，此前的所有搜尋都錯過了它們。”Shallue說道。
仍需探索新領域
其中(zhōng)一(yī)顆行星是“開(kāi)普勒-80g”，它是所在恒星系中(zhōng)第六顆已知(zhī)的行星。開(kāi)普勒-80g大(dà)小(xiǎo)與地球相當，圍繞其母恒星公轉一(yī)周需14.6天，而其母恒星比我(wǒ)們的太陽更小(xiǎo)、更紅。
神經網絡還找出了“開(kāi)普勒-90i”。這顆行星比地球稍大(dà)，公轉一(yī)周需要兩個星期的時間，是所在恒星系中(zhōng)發現的第三顆岩質行星，而其母恒星比我(wǒ)們的太陽稍大(dà)且更熱。在開(kāi)普勒-90i内側，還有兩顆較小(xiǎo)的行星，而在其外(wài)側公轉的行星則要大(dà)得多。
這些行星都很大(dà)，但還都“抱團”在一(yī)起：八顆行星與其母恒星的距離(lí)，與日地距離(lí)相同。
Vanderburg說：“我(wǒ)可不想去(qù)開(kāi)普勒-90i這種地方。它的地表很可能非常熾熱。我(wǒ)們通過計算，它的平均溫度約爲427攝氏度。”
他還補充說，恒星開(kāi)普勒-90可能還有更多行星有待發現。他和Shallue計劃将開(kāi)普勒的所有數據都輸入神經網絡系統，看看有何結果。
但是，現在不需要擔心電腦代替人類天文學家。
美國宇航局的Jessie Dotson說：“這項工(gōng)作絕對要與天文學家一(yī)同進行。永遠都不能排除這一(yī)點。你首先要有最初的分(fēn)類，才能訓練機器學習，然後，它才能比人類處理更多的信号。”
在線交談
發郵件