人工智能進軍天文學界？
發布日期:2020-03-04
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美國宇航局開普勒探測（cè）器的插圖（tú）。該探測器於2009年（nián）發射升空，旨（zhǐ）在尋找地外行星。插圖：WENDY STENZEL, AMES RESEARCH CENTER/NASA
撰文：Nadia Drake
天文學界上的第一次!科學家訓練（liàn）出了人工智能，用於在望遠（yuǎn）鏡收集的巨量數據中進行篩選，結果還真的發現了一個全新的星球。
這顆新發現的行星編（biān）號為“開普勒-90i(Kepler-90i)”，此前一直隱藏在美國宇航局開普勒（lè）探測器收集的數據中。這（zhè）顆行星距離地球約2500光年，它（tā）與（yǔ）另外（wài）7顆行星（xīng）一起圍繞著一顆（kē）恒星公轉，因（yīn）此，開普勒-90係統，與糖心logo入口所在的太陽係有許多相似之處（chù）。
“開普勒已經像糖心logo入口證（zhèng）明，多數恒星都擁有行星。”美國宇（yǔ）航局（jú）的Paul Hertz在宣布這（zhè）一發（fā）現的（de）新聞發布會上說道。如今，開普勒已經證實，恒星可以與糖心logo入口的太陽係一樣，擁有龐大的（de）行星家族。
在新聞發布會之前的幾天裏，有媒體（tǐ）瘋傳（chuán）可（kě）能探測到了外星生命（mìng）。毫無意外，這個消（xiāo）息完全不靠譜，但是，它卻從側麵證明，機器（qì）學習能夠幫助糖心logo入口更多地了解整個星係中可能（néng）令人激動的星球（qiú）。
在星辰大海中搜尋
開普勒探測器2009年發射升空，已經盯著一小塊天空中的15萬顆恒星，足足看了4年。它（tā）的任務是尋找行星經過恒星前麵時（shí），對恒星所產生的微小遮擋。當科學家在數據中發現此類微小信號時，就能夠測算出行（háng）星（xīng）的大小，以及它與其母恒星之間的距離。
截至目前，開普勒探測（cè）器已經確認了2525顆（kē）行星（xīng），其數據中還有更多行星有待發現。但是，想要確認一顆行星並非易事。對人類而言，人工梳理巨（jù）量的開普勒數據是一項不可完成的任務，因為（wéi）這些數據中包含有10的8次方個潛在的行星軌道。此（cǐ）外，恒星光線的變弱，並（bìng）不一定全是行（háng）星（xīng）所為：恒星黑子、雙（shuāng）星及其它天體都有可能產（chǎn）生與行星掩住恒星一樣（yàng）的效果。
正因如此，穀（gǔ）歌（gē）人（rén）工智能部門的Chris Shallue決（jué）定利用神經網（wǎng）絡來解（jiě）決這一難題。此前，機（jī）器學習（xí）的方式已（yǐ）經被用於篩（shāi）選（xuǎn）、分類普勒的（de）數據，但是，Shallue的神經網（wǎng）絡能夠提供更加強大的算（suàn）法。
Shallue說：“當我得知（zhī）開普勒（lè）探測（cè）器收集到（dào）了這麽多的數（shù）據，科學（xué）家們無法（fǎ）全靠人工進行審查時（shí），我（wǒ）就想（xiǎng）把神經網絡用（yòng）於天文學。糖心logo入口的想法是，把這一技術用於星空，教會機器的學習係統如何分辨遙遠恒星周圍的行星。”
開辟觀測新視角
顧（gù）名思義，神經網絡，是基於人類大腦工（gōng）作的原理而構（gòu）造的。人類可以訓練神經網（wǎng）絡，讓它們識別和分類事物，比如分辨狗與貓（māo）的照片有何區別。最終，在看過足夠的樣（yàng）本之後，電腦就能夠自己將（jiāng）貓和狗進行分類。
Shallue訓練了一個神經網（wǎng）絡，識別行星的獨特“指紋”。他從開普勒數據庫中提取出（chū）15000個真實的行星特征，讓神經網（wǎng）絡係統辨別真實（shí）行星的信（xìn）號與偽裝成行星的信（xìn）號之間的差異（yì）。
之後便是實（shí）戰驗證階段。Shallue與德州大學的Andrew Vanderburg，讓這個係（xì）統仔細（xì）檢查（chá）了670顆已知擁有行星的恒星，因為在這些恒星周圍可（kě）能存在更多顆行星。
然後，他們向係統輸（shū）入不夠強、人工無法處理的信號。在這些信號中，神經網絡係統識（shí）別出了兩顆新行星。研究結果發表在了《天文學（xué）期刊》上。
“這兩顆（kē）星星的信號很弱，此前的所有搜尋都錯過（guò）了它們。”Shallue說道（dào）。
仍需（xū）探索新領域
其中一顆行星是“開普勒-80g”，它是（shì）所在恒星係中（zhōng）第六顆已知的（de）行星。開普勒-80g大小與地球（qiú）相當（dāng），圍繞其（qí）母恒星公轉（zhuǎn）一周（zhōu）需14.6天，而其母恒（héng）星比糖心logo入口的太陽更小（xiǎo）、更紅。
神經網絡還找（zhǎo）出了“開普勒-90i”。這顆行星比地球稍大，公轉一周需要兩個星期的時間（jiān），是所在恒星係中發（fā）現的第三顆岩質行星，而其母（mǔ）恒星比我（wǒ）們的（de）太陽稍大且（qiě）更熱。在開普勒-90i內側（cè），還有兩顆較小的行星，而在其外側公轉的行星則要大得多。
這些行星（xīng）都（dōu）很大，但還（hái）都“抱團”在一起：八顆行星與其母恒（héng）星的距離（lí），與日地距離相同。
Vanderburg說（shuō）：“我可不想（xiǎng）去開（kāi）普勒-90i這種地方。它的地表很可（kě）能非常熾熱。糖心logo入口通過計算，它的平（píng）均（jun1）溫度約為427攝氏度。”
他還補充說，恒星開（kāi）普（pǔ）勒-90可能（néng）還（hái）有更多行星有待發現。他（tā）和Shallue計劃將開普勒的所有數據都輸入神經網絡係統，看看有何結果。
但是，現在不需要擔心（xīn）電腦代替人類天文學家。
美國宇航局的Jessie Dotson說：“這項工作絕對要與天文學家一同進行。永遠都不能排除這（zhè）一點。你首先要有最初的分類，才能訓練機器學習，然後，它才能比（bǐ）人類（lèi）處理更多的信號。”
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