Průmysl informace

Umělý inteligence do the astronomie?

2020-01-08
Ilustrace detektoru NASA Kepler. Sonda byla spuštěna v roce 2009 s cílem hledat extrasolární planety. Obrázek: WENDY STENZEL, AMES Research Center / NASA
Autor: Nadia Drake
Poprvé v astronomii vědci vyškolili umělou inteligenci, aby sledovala obrovské množství dat shromážděných dalekohledy, a výsledek skutečně odhalil zcela novou planetu.
Nově objevená planeta, nazvaná „Kepler-90i“, byla skryta v datech shromážděných Keplerovými detektory NASA. Planeta vzdálená asi 2 500 světelných let od Země se točí kolem hvězdy se sedmi dalšími planetami. Proto má systém Kepler-90 mnoho podobností s naší sluneční soustavou.
„Kepler jako my dokázal, že většina hvězd má planety,“ uvedl Paul Hertz na tiskové konferenci NASA. Dnes Kepler potvrdil, že hvězdy, stejně jako naše sluneční soustava, mají obrovskou rodinu planet.
Několik dní před tiskovou konferencí mohl mediální fanatismus odhalit mimozemský život. Není divu, že zpráva je zcela nespolehlivá, ale ukazuje se, že strojové učení nám může pomoci dozvědět se více o pravděpodobné vzrušující planetě v celé galaxii.
Hledejte v moři hvězd
Keplerova sonda, která byla zahájena v roce 2009, zírala na malý kousek 150 000 hvězd na obloze celé čtyři roky. Jeho posláním je hledat malé překážky pro hvězdy, když planeta prochází před hvězdou. Když vědci najdou ve svých datech takové nepatrné signály, mohou zjistit velikost planety a jak daleko je od své mateřské hvězdy.
Doposud Keplerovy detektory potvrdily 2525 planet a více planet, které mají být objeveny v jejich datech. Potvrzení planety však není snadné. Pro člověka je ruční česání velkého množství Keplerových dat nepřekonatelným úkolem, protože tato data obsahují asi 10 potenciálních planetárních drah. Navíc, hvězdné světlo oslabilo, nemusí být nutně všechny planety: hvězdné sluneční skvrny, binární hvězdy a jiná nebeská tělesa budou mít pravděpodobně stejný účinek jako planety na zakrytí hvězd.
Z tohoto důvodu se Chris Shallue z oddělení umělé inteligence společnosti Google rozhodl použít tento problém pomocí neuronových sítí. Dříve byl přístup ke strojovému učení používán ke screeningu a klasifikaci Dopplerových dat, avšak Shallueova neuronová síť byla schopna poskytnout robustnější algoritmy.
Shallue řekl: „Když jsem se dozvěděl, že Keplerovy detektory shromažďovaly tolik dat, že se vědci nemohli spolehnout pouze na ruční recenze, chtěl jsem použít neuronové sítě v astronomii. rozlišit planety kolem vzdálených hvězd. “
Otevřete novou perspektivu pozorování
Jak název napovídá, neuronové sítě jsou konstruovány na základě fungování lidského mozku. Lidé mohou trénovat neuronové sítě k identifikaci a klasifikaci věcí, jako je například to, co odlišuje psy od koček. Nakonec, po prohlédnutí dostatečného počtu vzorků, může počítač třídit kočky a psy sami.
Shallue vycvičil neuronovou síť, aby rozpoznal jedinečný „otisk prstu“ planety. Extrahoval 15 000 skutečných planetárních prvků z databáze Keplerů a umožnil systému neuronové sítě rozpoznat rozdíl mezi signálem skutečné planety a signálem maskovaným jako planeta.
Poté je skutečná fáze ověřování. Shallue a Andrew Vanderburg z University of Texas nechali systém prozkoumat 670 hvězd, o nichž je známo, že vlastní planety, protože kolem těchto hvězd může být více planet.
Poté vstupují do systémových signálů, které nejsou dostatečně silné a nemohou s nimi lidé manipulovat. V těchto signálech neurální síťový systém identifikoval dvě nové planety. Výsledky byly zveřejněny v Journal of Astronomy.
„Signály těchto dvou hvězd jsou slabé a všechna minulá pátrání je minul,“ řekl Shallue.
Stále musíte prozkoumat nové oblasti
Jednou z planet je „Kepler-80g“, šestá známá planeta v domě galaxie. Kepler-80g je o velikosti Země a trvá 14,6 dní, než se točí kolem své mateřské hvězdy, zatímco její mateřská hvězda je menší a červenější než naše vlastní slunce.
Neuronová síť také zjistila "Kepler-90i". Planeta, o něco větší než Země, trvá dva týdny, než se dokončí revoluce. Je to třetí skalní planeta nalezená v hostitelské galaxii, zatímco její mateřská hvězda je o něco větší a teplejší než naše vlastní slunce. Uvnitř Kepler-90i jsou dvě menší planety, zatímco planety, které se točí venku, jsou mnohem větší.
Tyto planety jsou velké, ale všechny „doprovázejí“ pohromadě: vzdálenost mezi osmi planetami a jejich mateřskou hvězdou je stejná jako vzdálenost Země.
Vanderburg řekl: „Nechci jít na místo, jako je Kepler-90i, kde je povrch pravděpodobně velmi horký a vypočítali jsme, že má průměrnou teplotu asi 427 stupňů Celsia.“
Dodal také, že na Kepler-90 může být objeveno více planet. On a Shallue plánují zadat všechna Keplerova data do systému neuronové sítě a zjistit, co se stane.
Není však třeba se obávat počítačů místo lidských astronomů.
NASA Jessie Dotson říká: „Nikdy nelze vyloučit, že tuto práci je třeba udělat s astronomy. Nejprve musíte mít počáteční klasifikaci, abyste se naučili strojové učení, než zvládne více než signál lidských bytostí. "