美(měi)國(guó)宇航局開(kāi)普勒探測器(qì)的(de)插圖÷δ 。該探測器(qì)于2009年(nián)發射升空(kōng)，旨β≈在尋找地(dì)外(wài)行(xíng)星。插圖：WENDY STENZ♥§EL, AMES RESEARCH CEN↑>™TER/NASA
撰文(wén)：Nadia Drakσ£σe
天文(wén)學界上(shàng)的(de)第一(yī)次!科≠&(kē)學家(jiā)訓練出了(le)人(rén)工(gōng)智δ™®能(néng)，用(yòng)于在望遠(yuǎn↔☆ )鏡收集的(de)巨量數(shù)據中進行(♠✘★xíng)篩選，結果還(hái)真的(de)發現(xiàn)了∏≈"(le)一(yī)個(gè)全新的(de)星球€≥§™。
這(zhè)顆新發現(xiàn)的(de)行(₽πβxíng)星編号為(wèi)“開(kāi)普勒-90i(KeΩpler-90i)”，此前一Ω♥®☆(yī)直隐藏在美(měi)國(guó)宇航局開(kāi)普勒探測器(qα☆ì)收集的(de)數(shù)據中。這(z☆♣↕ hè)顆行(xíng)星距離(lí)地(dì)球約2500光₩©λ(guāng)年(nián)，它與另外(wài)7顆行(xín≠&g)星一(yī)起圍繞著(zhe)一(yī)顆恒星公轉，因此，開(β♠ kāi)普勒-90系統，與我們所在的(de→γ)太陽系有(yǒu)許多(duō)相(xiàng)似之處。
“開(kāi)普勒已經像我們證明(míng)，多(du≥♠ō)數(shù)恒星都(dōu)擁有(yǒu)行(xíng)星。&rdqσ uo;美(měi)國(guó)宇航局的(d€→β←e)Paul Hertz在宣布這(zhè)一(y✘ ī)發現(xiàn)的(de)新聞發布會(γ£♣huì)上(shàng)說(shuō)道(dào)。如(™€rú)今，開(kāi)普勒已經證實，恒星可(kě)以與我們>•的(de)太陽系一(yī)樣，擁有(yǒu)龐大(dà)的(de)行(xín♣↕§g)星家(jiā)族。
在新聞發布會(huì)之前的(de)幾天裡(lǐ)，有(yǒu)₽ ¥<媒體(tǐ)瘋傳可(kě)能(néng)探測到(dào)了(le)外(wài)&✔™星生(shēng)命。毫無意外(wài)，這(zhè)個•<"∑(gè)消息完全不(bù)靠譜，但(dàn)是(shì)，它αβ€₹卻從(cóng)側面證明(míng)，機§$λ(jī)器(qì)學習(xí)能(néng)夠幫助我們更多(duō)地(≤δdì)了(le)解整個(gè)星系中可(kě)能(néng)令人(rén)激動γ✘的(de)星球。
在星辰大(dà)海(hǎi)中搜尋
開(kāi)普勒探測器(qì)2009™♦年(nián)發射升空(kōng)，已經盯著(zhe)一(☆✔≤™yī)小(xiǎo)塊天空(kōng)中的(de)15萬顆恒星，足足看(kà₩¶§∞n)了(le)4年(nián)。它的(d÷₩λe)任務是(shì)尋找行(xíng)星經過恒 ≤γ£星前面時(shí)，對(duì)恒星所産生(shēng¥±§)的(de)微(wēi)小(xiǎo)遮擋。₽γ∏β當科(kē)學家(jiā)在數(shù)據中發現(xiàn)此類微(wē©∏↑i)小(xiǎo)信号時(shí)，就(jiù™Ω¥←)能(néng)夠測算(suàn)出行(xíng)星的(¥₽de)大(dà)小(xiǎo)，以及它與其母恒星之間(jiā★≥☆≠n)的(de)距離(lí)。
截至目前，開(kāi)普勒探測器(qì)已經确認了(le)2±¶α525顆行(xíng)星，其數(shù)據中還(hái)有(yǒu)更∞δ₩多(duō)行(xíng)星有(yǒu)待發現(xiàn)。但(dàn)是(s∞"hì)，想要(yào)确認一(yī)顆行(xíng∞≤)星并非易事(shì)。對(duì)人(rén)類而✘<λ言，人(rén)工(gōng)梳理(lǐ©γ)巨量的(de)開(kāi)普勒數(shù)據是(shì)一(≤ ↓ yī)項不(bù)可(kě)完成的(de)任∑¶≠≈務，因為(wèi)這(zhè)些(xiē)數$← (shù)據中包含有(yǒu)10的(de)8次方個(gλ¥ γè)潛在的(de)行(xíng)星軌道(dào)。此→'外(wài)，恒星光(guāng)線的(de)變弱，并不(bù)一(yī)δ₹©定全是(shì)行(xíng)星所為(wèi)：恒星黑(hēi)<→子(zǐ)、雙星及其它天體(tǐ)都(dōu)有$"(yǒu)可(kě)能(néng)産生(shēng)與行β>(xíng)星掩住恒星一(yī)樣的(de•✔)效果。
正因如(rú)此，谷歌(gē)人(rén)工(gōn→'g)智能(néng)部門(mén)的(de)Chris•¶ Shallue決定利用(yòng)神經網絡來¶ (lái)解決這(zhè)一(yī)難題。此前，ε₩✘©機(jī)器(qì)學習(xí)的(de)方式已經被用(yò£&®♠ng)于篩選、分(fēn)類普勒的(de)數(shù≤α)據，但(dàn)是(shì)，Shallue的(± de)神經網絡能(néng)夠提供更加強大(dà)¶ε的(de)算(suàn)法。
Shallue說(shuō)：“當我α×"得(de)知(zhī)開(kāi)普勒探✘ 測器(qì)收集到(dào)了(le)這↔™©(zhè)麽多(duō)的(de)數(shù)據，科("∑≈§kē)學家(jiā)們無法全靠人(rén)工(gōng)進行(xíng)審查時π÷(shí)，我就(jiù)想把神經網絡用(yòng)于天文(wén)學。我→♠們的(de)想法是(shì)，把這(zhè)一(yī)技(jì)術(shù)用↓&(yòng)于星空(kōng)，教會(huì)機(jī×π )器(qì)的(de)學習(xí)系統如(rú)何φ>™'分(fēn)辨遙遠(yuǎn)恒星周圍的(de)行(xíng)星←✔¥。”
開(kāi)辟觀測新視(shì)角
顧名思義，神經網絡，是(shì)基于人(✔¥rén)類大(dà)腦(nǎo)工(gōng)作(zu♥•φ↓ò)的(de)原理(lǐ)而構造的(de)。人(rén)類可(kě)以訓練神♣ 經網絡，讓它們識别和(hé)分(fēn)類事(sh∞↑ì)物(wù)，比如(rú)分(fēn)辨狗與貓的(de)照δ∏↔(zhào)片有(yǒu)何區(qū)别。 •<最終，在看(kàn)過足夠的(de)樣本之後，電('≥diàn)腦(nǎo)就(jiù)能(néng)夠自(zì)己将貓和(hé)狗δ≈進行(xíng)分(fēn)類。
Shallue訓練了(le)一(yī)®§•個(gè)神經網絡，識别行(xíng)星的™£ (de)獨特“指紋”。他(t$λ¥&ā)從(cóng)開(kāi)普勒數(shù)據庫中提取出15≤¶β♠000個(gè)真實的(de)行(xíng)星特征，讓神經網絡系統辨别真實行₹✔β(xíng)星的(de)信号與僞裝成行(≈πxíng)星的(de)信号之間(jiān)的(de)↑£↑差異。
之後便是(shì)實戰驗證階段。Shallue與德州大♣'(dà)學的(de)Andrew Vanderburg，讓這(zhè)個♥♥∑δ(gè)系統仔細檢查了(le)670顆已知(zhī)擁有(yǒu)行("¶βxíng)星的(de)恒星，因為(wèi)在這(zhè)些(xiē) € ∏恒星周圍可(kě)能(néng)存在更多(duō)顆行(xíng)星。¶™
然後，他(tā)們向系統輸入不(bù)夠強≈&¶↕、人(rén)工(gōng)無法處理(lǐ)的(de)信∞©ε∑号。在這(zhè)些(xiē)信号中，神經©☆∏σ網絡系統識别出了(le)兩顆新行(xíng)₩®€©星。研究結果發表在了(le)《天文(wén)學期刊》上(shàn±<±g)。
“這(zhè)兩顆星星的(de)信号很(hěn)弱，λ♣→§此前的(de)所有(yǒu)搜尋都(dōu)錯(cuò)過₽'€✘了(le)它們。”Shallue說(shuō)道♠™(dào)。
仍需探索新領域
其中一(yī)顆行(xíng)星是(shì)&♥“開(kāi)普勒-80g&rdβ'quo;，它是(shì)所在恒星系中第六顆已知(zhī₩≥)的(de)行(xíng)星。開(kāi)普勒-80g大α₩(dà)小(xiǎo)與地(dì)球相(xiàng)當，圍繞其母恒星公轉一(y§♠±ī)周需14.6天，而其母恒星比我們的(de)太陽更小(xiǎo<↑≤)、更紅(hóng)。
神經網絡還(hái)找出了(le)&ldquo≠π;開(kāi)普勒-90i”。這§φγ↓(zhè)顆行(xíng)星比地(dì)球稍大(dà)，公轉一≥λ(yī)周需要(yào)兩個(gè)星期的✘π☆(de)時(shí)間(jiān)，是(shì)所在恒星系中發現↔♠¥↕(xiàn)的(de)第三顆岩質行(xíng)星，而其母恒星比我們的(de)太φ₩陽稍大(dà)且更熱(rè)。在開(kāi)普勒-90i內(n∑ èi)側，還(hái)有(yǒu)兩顆較小(xiǎo)的( ★de)行(xíng)星，而在其外(wài)側公轉的(de)行(xín→™g)星則要(yào)大(dà)得(de)多(duō)。
這(zhè)些(xiē)行(xíng)星都(dōu)很(hěn ★)大(dà)，但(dàn)還(hái)都(dōu)“抱團&¥"rdquo;在一(yī)起：八顆行(xíng)星與其母恒星的α★(de)距離(lí)，與日(rì)地(dì)距離(lí)相(xiàng ™®)同。
Vanderburg說(shuō)：“我可(׶kě)不(bù)想去(qù)開(kāi)普勒-90i這(zhè>")種地(dì)方。它的(de)地(dì)表很(hěn)可(kě)能(↓¶↕$néng)非常熾熱(rè)。我們通(tōng)過計(jì)&→§λ算(suàn)，它的(de)平均溫度約為(wèi≈€)427攝氏度。”
他(tā)還(hái)補充說(shuō)，恒星開(kāi)普勒-90可↕÷<(kě)能(néng)還(hái)有(yǒu)更多(duō)行(xín♥®φg)星有(yǒu)待發現(xiàn)。他(tā)和(héδ•✔)Shallue計(jì)劃将開(kāi)普勒的(de)所有(yǒu≈₩£)數(shù)據都(dōu)輸入神經網絡系統，看(kàn)看±Ω←(kàn)有(yǒu)何結果。
但(dàn)是(shì)，現(xiàn)在不(bù)需要(yào)擔心電(☆£diàn)腦(nǎo)代替人(rén)類天文(wén)學家(jiā)。
美(měi)國(guó)宇航局的(de)α§Jessie Dotson說(shuō)：“這(zhè) σ✔項工(gōng)作(zuò)絕對(duì)要(yào)與天文 ↑≥≤(wén)學家(jiā)一(yī)同進行(xíng)。永遠(yuǎn)都(☆≥α♦dōu)不(bù)能(néng)排除這(zhè)一(yī)點。你(nǐ)首先€≠Ωσ要(yào)有(yǒu)最初的(de)分(fēn)類，才能(néng)訓練λ"機(jī)器(qì)學習(xí)，然後，它才能(néng)比人(ré£n)類處理(lǐ)更多(duō)的(de)™$信号。”