新機(jī)器學(xué)習(xí)算法確認(rèn)50顆系外行星

據(jù)外媒報(bào)道，天文學(xué)家首次使用機(jī)器學(xué)習(xí)算法--一種自我學(xué)習(xí)的人工智能--來(lái)確認(rèn)系外行星的存在，這些數(shù)據(jù)則都是由現(xiàn)已退役的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡收集得到。據(jù)悉，該算法最終確認(rèn)了50顆系外行星，從海王星大小的氣態(tài)巨行星到比地球小的外行星。

1995年，一個(gè)歐洲天文學(xué)家小組首次宣布了繞外星星球運(yùn)行的行星Pegasi b，這顆熱氣體星球的大小是木星的一半。而自這一發(fā)現(xiàn)之后，人類(lèi)就開(kāi)始一直在狂熱地搜尋可能潛伏我們星系的其他世界的證據(jù)。隨著時(shí)間的推移，行星搜索技術(shù)不斷發(fā)展，專(zhuān)門(mén)的望遠(yuǎn)鏡如開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡和后來(lái)的TESS相繼發(fā)射升空，它們?cè)趶V闊的天空中尋找隱藏世界的證據(jù)。當(dāng)一顆行星從它的圓盤(pán)和觀測(cè)望遠(yuǎn)鏡的大眼之間穿過(guò)時(shí)，一顆遙遠(yuǎn)的恒星發(fā)出的光線會(huì)周期性地傾斜，這就是證據(jù)。這種發(fā)現(xiàn)系外行星的方法被稱(chēng)為凌日法。

這些努力沒(méi)有白費(fèi)。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超4200個(gè)在太陽(yáng)系外運(yùn)行的行星以及超5000個(gè)候選系外行星。然而這些候選行星還需要進(jìn)一步的觀察才能確定其是否為系外行星。

現(xiàn)在，天文學(xué)家們開(kāi)始尋求機(jī)器學(xué)習(xí)的幫助，這種AI技術(shù)可以幫助他們篩選望遠(yuǎn)鏡的海量數(shù)據(jù)并從真正具有科學(xué)意義的系外行星中剔除掉誤報(bào)的情況。

機(jī)器學(xué)習(xí)算法，顧名思義就是能從過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)中學(xué)習(xí)并隨時(shí)間的推移逐步提高其準(zhǔn)確性和性能。

來(lái)自華威大學(xué)物理系和艾倫·圖靈研究所的科學(xué)家們建立了一個(gè)尋找系外行星的算法，并通過(guò)將現(xiàn)已不存在的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡捕獲的兩大數(shù)據(jù)樣本輸入該算法進(jìn)行訓(xùn)練。其中一個(gè)數(shù)據(jù)集是已經(jīng)確認(rèn)的行星，另一個(gè)數(shù)據(jù)集是已知的誤報(bào)數(shù)據(jù)。

隨后，該團(tuán)隊(duì)對(duì)開(kāi)普勒檔案中未被確認(rèn)的系外候選行星樣本進(jìn)行了運(yùn)算。任何假陽(yáng)性概率小于1%的系外行星都會(huì)被歸類(lèi)為已確認(rèn)行星。

“就行星驗(yàn)證而言，之前還沒(méi)有人使用過(guò)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，”這篇新論文的作者之一、華威大學(xué)的David Armstrong博士評(píng)論道，“機(jī)器學(xué)習(xí)已被用于對(duì)候選行星進(jìn)行排序，但從來(lái)沒(méi)有在概率框架中使用過(guò)，而概率框架是真正驗(yàn)證一顆行星所需要的。我們現(xiàn)在可以說(shuō)出精確的統(tǒng)計(jì)可能性，而不是說(shuō)哪些候選者更有可能是行星?！?/p>

據(jù)悉，該算法能從候選數(shù)據(jù)中統(tǒng)計(jì)確認(rèn)50顆系外行星的存在，范圍從比地球還小的小型外星世界到跟海王星一樣大小的巨大氣體星球。

該研究的論文作者表示，機(jī)器學(xué)習(xí)算法是完全自動(dòng)化的，其能以更快的速度從真正的系外行星中分離出誤報(bào)數(shù)據(jù)?？茖W(xué)家們認(rèn)為，未來(lái)確認(rèn)發(fā)現(xiàn)時(shí)，應(yīng)該結(jié)合多種系外行星確認(rèn)方法。

“截止到目前，約有30%的已知行星僅用一種方法進(jìn)行了驗(yàn)證，這并不理想，”Armstrong指出，“僅僅因?yàn)檫@個(gè)原因，開(kāi)發(fā)新的驗(yàn)證方法是可取的。與此同時(shí)機(jī)器學(xué)習(xí)還能讓我們做得非?？觳⒁愿斓乃俣葘?duì)候選者進(jìn)行優(yōu)先排序?！?/p>

接下來(lái)，研究人員打算繼續(xù)訓(xùn)練該算法并希望將他們的算法應(yīng)用于TESS收集的更大的候選系外行星樣本以及未來(lái)的任務(wù)，如ESA計(jì)劃的PLATO任務(wù)。
責(zé)任編輯：tzh