「第二個(gè)太陽(yáng)系」被AI發(fā)現？

NASA和Google聯(lián)合宣布：谷歌的人工智能和開(kāi)普勒天文望遠鏡共同了發(fā)現「第二個(gè)太陽(yáng)系」 ，AI在這其中發(fā)揮了怎樣的作用？

NASA的科學(xué)家利用AI系統的強大計算能力對開(kāi)普勒望遠鏡獲取的海量數據進(jìn)行自動(dòng)化篩選，并在已經(jīng)歸檔的數據中發(fā)現了一個(gè)此前在進(jìn)行人工分析時(shí)被忽略的微弱異常信號，最終證明這是恒星開(kāi)普勒-90周?chē)嬖诘牡诎祟w行星。

簡(jiǎn)單的說(shuō)，Google的AI技術(shù)提高了對開(kāi)普勒數據的分析效率。通俗的講，google的AI讓處理數據的能力更加智能化和高效了，就好比以前的計算機提高了人腦的計算效率一樣。

那么，這項技術(shù)的神秘面紗是什么？開(kāi)普勒望遠鏡所收集的數據又是什么呢？這項技術(shù)為何能高效處理這些數據來(lái)發(fā)現“第二個(gè)太陽(yáng)系”的呢？

首先我們來(lái)回答第一個(gè)問(wèn)題——谷歌的這項AI技術(shù)是什么？

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的構筑理念是受到生物（人或其他動(dòng)物）神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )功能的運作啟發(fā)而產(chǎn)生的人工智能技術(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )已經(jīng)被用于解決各種各樣的問(wèn)題，這些問(wèn)題都是很難被傳統基于規則的編程所解決的，例如機器視覺(jué)和語(yǔ)音識別。神經(jīng)元在通過(guò)簡(jiǎn)單計算后將相關(guān)信息傳遞給下一級的神經(jīng)元進(jìn)行繼續處理，以此類(lèi)推。通過(guò)這種方式，計算機可以學(xué)會(huì )識別貓貓狗狗。當然，通過(guò)學(xué)習開(kāi)普勒太空望遠鏡的光線(xiàn)信號，也可以用來(lái)識別地外行星。

第二個(gè)問(wèn)題——開(kāi)普勒望遠鏡所收集的數據是什么？

先來(lái)了解地外行星偵測法——凌日法。如果一顆行星從母恒星盤(pán)面的前方橫越時(shí)，將可以觀(guān)察到恒星的視覺(jué)亮度會(huì )略微下降一些，這顆恒星變暗的程度取決于行星相對于恒星的大小。開(kāi)普勒太空望遠鏡使用的就是凌日法，望遠鏡在長(cháng)時(shí)間里對超過(guò)十萬(wàn)顆恒星進(jìn)行監視，掃描并記錄每一顆恒星在不同位置的亮度變化。這種呈U形的明暗信號變化模式通過(guò)白色的線(xiàn)條來(lái)表示。下圖中藍色的點(diǎn)狀分布，正是 NASA 在分析這些光變曲線(xiàn)后，得出“開(kāi)普勒天體”的數據。

第三個(gè)問(wèn)題——這項技術(shù)為何能高效處理這些數據以此來(lái)發(fā)現“第二個(gè)太陽(yáng)系”？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，是科學(xué)家讓電腦學(xué)會(huì )了辨認行星的特征。

過(guò)往，天文學(xué)家尋找系外行星的主要途徑是通過(guò)自動(dòng)化軟件（使用的是特定編程，不具備AI的智能學(xué)習系統）或人工來(lái)對大量產(chǎn)生于開(kāi)普勒望遠鏡的數據進(jìn)行分析。過(guò)去四年，開(kāi)普勒望遠鏡每 30 分鐘拍攝一張照片，創(chuàng )造了約 140 億個(gè)數據點(diǎn)。這 140 億個(gè)數據點(diǎn)可以轉化為大約 2 萬(wàn)億個(gè)可能的行星軌道！對于計算能力最強大的計算機來(lái)說(shuō)，這樣的分析也是一個(gè)浩大的工程，而且會(huì )非常耗時(shí)。為了讓這樣的分析過(guò)程更快更有效，研究人員們轉向了機器學(xué)習。

研究人員通過(guò)訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )，讓計算機學(xué)會(huì )了識別行星從恒星前方橫越時(shí)產(chǎn)生的微弱信號（注意：先前的技術(shù)是不能讓“計算機自己”識別這些信號的，需配合人的操作才行，這樣先前的工作效率就低了很多）。

在使用這種技術(shù)對已知的 670 個(gè)多行星系統的掃描過(guò)程中，發(fā)現了行星開(kāi)普勒 90i——恒星開(kāi)普勒-90周?chē)l(fā)現的第8顆行星（位于第六軌道）。至此，人類(lèi)在太陽(yáng)系外發(fā)現第一個(gè)由8個(gè)行星構成的行星系，也就是第二個(gè)太陽(yáng)系。（下圖上面一排是“第二個(gè)太陽(yáng)系”，下面一排是我們的太陽(yáng)系）。

實(shí)際上：Google已經(jīng)開(kāi)始將這套AI用在開(kāi)普勒觀(guān)測到的15萬(wàn)顆恒星數據上。下圖中橙色區域為此次已經(jīng)探索的區域，而廣闊的未被探索區域（藍色）中有可能還有大量的行星未被發(fā)現，預計不久之后又會(huì )有新的消息曝出，說(shuō)不定會(huì )發(fā)現類(lèi)似地球的行星，更多的“太陽(yáng)系”。

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