美國東部時間12月15日凌晨，NASA（美國國家航空航天局）宣布一項重大發(fā)現(xiàn)：在距離地球2545光年的開普勒-90（Kepler-90，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)的第90顆恒星）星系中，又發(fā)現(xiàn)了第八顆行星！命名為“開普勒-90i”。

這也就意味著，就如同太陽有8大行星環(huán)繞一樣（分別是金星、木星、水星、火星、土星、地球、天王星、海王星），開普勒-90星系從此與太陽系并列成為行星數(shù)量最多的星系，堪稱“迷你太陽系”。

更重要的是，這顆新發(fā)現(xiàn)的行星，是谷歌人工智能系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)的。

圖：隨著第八顆行星的發(fā)現(xiàn)，開普勒90星系首次在行星數(shù)量上，和太陽系平起平坐了

這項研究表明，NASA的科學(xué)家們通過谷歌機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)分析開普勒太空望遠(yuǎn)鏡的觀測數(shù)據(jù)，效率和效果遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的分析方法。

盡管機(jī)器學(xué)習(xí)之前也曾被用于搜索開普勒數(shù)據(jù)庫，然而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在尋找來自遙遠(yuǎn)世界最微弱的信號方面是一種非常有前途的工具。

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美國東部時間12月15日下午三點，NASA就這一發(fā)現(xiàn)舉辦“Reddit Ask Me Anything”活動。谷歌AI高級軟件工程師克里斯托弗.夏爾（Christopher Shallue）與NASA博士后研究員兼德州大學(xué)奧斯汀分校的天體物理學(xué)家安德魯•范德伯格（Andrew Vanderburg）解釋了他們是如何訓(xùn)練人工智能系統(tǒng)來識別恒星周圍的行星的，“谷歌這一工具實際上與識別照片中貓和狗的工具類似”。

起初，Shallue想出了將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于開普勒數(shù)據(jù)的點子。太空科技的進(jìn)步能夠收集越來越多的數(shù)據(jù)，因此天文學(xué)也像科學(xué)的其他分支一樣正在迅速地被數(shù)據(jù)淹沒，在得知了這種情況之后，他對系外行星發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了興趣。

Shallue開始在業(yè)余時間里，研究“使用大數(shù)據(jù)集尋找系外行星”的方法，并且發(fā)現(xiàn)了開普勒的使命和可以使用的龐大數(shù)據(jù)集。Shallue說：“當(dāng)數(shù)據(jù)太多，人類無法自己研究的時候，機(jī)器學(xué)習(xí)真的可以大顯神通。”

開普勒太空望遠(yuǎn)鏡四年收集到的數(shù)據(jù)集包含35,000種可能的行星信號。傳統(tǒng)方法有時候通過人眼查看數(shù)據(jù)集中最有可能的信號，然而，這種方法往往會錯過最微弱的信號。

因此Shallue和Vanderburg認(rèn)為，這些數(shù)據(jù)中可能會隱藏了更多有趣的系外行星的發(fā)現(xiàn)。

他們的發(fā)現(xiàn)過程是這樣的：

• 首先，開普勒太空望遠(yuǎn)鏡探測行星的方法為“凌日法”，數(shù)據(jù)來自行星經(jīng)過恒星之前或之后出現(xiàn)的一種微小的亮度變化。如下圖中，如果一顆行星從母恒星前方橫越時，恒星的視覺亮度會略微下降。

圖中，這種呈U形的明暗信號變化模式通過白色的線條來表示，而藍(lán)色的點狀分布，則是NASA在分析這些光變曲線后，得出的“開普勒天體”的數(shù)據(jù)。

• 然后，科學(xué)家們使用開普勒系外行星目錄的一組15000個預(yù)先驗證過的信號的數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建了一個TensorFlow模型來區(qū)分行星與非行星。

• 接著，再讓人工智能系統(tǒng)學(xué)習(xí)開普勒太空望遠(yuǎn)鏡收集的光線信號，以識別外系行星。

也就是說，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“學(xué)會了”如何檢測系外行星經(jīng)過的模式，研究人員用機(jī)器學(xué)習(xí)模型研究670個恒星星系中較弱的信號（這些恒星星系已經(jīng)存在著一些已知的行星）。他們的假設(shè)是，多行星星系是尋找更多系外行星的最佳地點。

過程中，AI還發(fā)現(xiàn)了來自第八顆圍繞天龍座開普勒90旋轉(zhuǎn)的行星的微弱信號，而這些信號之前被錯過了。

在測試時，該系統(tǒng)還能準(zhǔn)確地識別哪些信號是行星，哪些信號是誤報，準(zhǔn)確率達(dá)96％。Vanderburg說：“我們得到了很多關(guān)于行星的誤報，但也有可能會有更多真的行星。這就像是在巖石中篩選寶石一樣，如果你用更細(xì)的篩子，你就會得到更多的石頭，但是你也可能會找到更多的寶石。”

至此，組成開普勒90星系的八顆行星分別是“開普勒90b”、“開普勒90c”、“開普勒90d”、“開普勒90e”、“開普勒90f”、“開普勒90g”、“開普勒90h”和最新發(fā)現(xiàn)的“開普勒90i”。

NASA華盛頓總部天體物理學(xué)部門主任保羅.赫茲（Paul Hertz）表示：“這一發(fā)現(xiàn)表明，我們的數(shù)據(jù)將在未來幾年成為創(chuàng)新研究人員的寶貴財富。”

開普勒90i——一個炎熱而布滿巖石的星球，是該星系中最小的行星，比地球體積大約30%左右，圍繞恒星公轉(zhuǎn)一周僅需14.4天。

據(jù)Andrew Vanderburg說，“開普勒-90i”距離恒星太近，表面溫度過高，超過800華氏度，與水星相仿。或許不太可能有我們已知的生命形式存在。NASA認(rèn)為，谷歌AI技術(shù)將有助于在太陽系外探測到外星生命的跡象。

之所以稱開普勒90星系為“迷你太陽系”，是因為它就像太陽系的一個迷你版本，體積較小的行星在內(nèi)圈環(huán)繞，體積較大的行星在外圈，只是相互之間距離挨的更近一些——當(dāng)中最外圍的行星——開普勒-90h圍繞恒星旋轉(zhuǎn)的距離與地球圍繞太陽旋轉(zhuǎn)的距離相似。

除了開普勒90i，谷歌的技術(shù)還發(fā)現(xiàn)了另外一顆恒星——開普勒-80星系中的最小行星“開普勒-80g”，同地球大小相仿。開普勒80g與相鄰的四顆行星形成了所謂的共振鏈——在這個共振鏈中，行星會被彼此的引力鎖定，在軌道上有節(jié)奏地運(yùn)轉(zhuǎn)，結(jié)果是形成一個非常穩(wěn)定的系統(tǒng)，這種情況類似于TRAPPIST-1星系的七顆行星。

事實上，這兩顆全新系外行星，僅僅是谷歌AI技術(shù)在篩查了670顆星就發(fā)現(xiàn)的。未來，天文學(xué)家還將對開普勒所確定的大約15萬顆恒星進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)系外行星的可能性也會更高。

谷歌和NASA關(guān)于這些發(fā)現(xiàn)的研究論文已經(jīng)被《天文學(xué)報》（《The Astronomical Journal》）收錄。Shallue 和 Vanderburg 計劃將他們的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于開普勒所有的數(shù)據(jù)集（超過15萬顆恒星的數(shù)據(jù)）。

開普勒已經(jīng)為系外行星搜尋產(chǎn)生了龐大的數(shù)據(jù)集，規(guī)模之大史無前例。在太空中的一個位置上觀察了四年之后，該航天器現(xiàn)在正在執(zhí)行擴(kuò)展任務(wù)，每八十天會更換一次視域。

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<來源：NASA；編譯整理：科技行者>