新機器學(xué)習(xí)算法確認(rèn)50顆系外行星

據(jù)外媒報道，天文學(xué)家首次使用機器學(xué)習(xí)算法--一種自我學(xué)習(xí)的人工智能--來確認(rèn)系外行星的存在，這些數(shù)據(jù)則都是由現(xiàn)已退役的開普勒太空望遠鏡收集得到。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，一個歐洲天文學(xué)家小組首次宣布了繞外星星球運行的行星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，人類就開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)。隨著時間的推移，行星搜索技術(shù)不斷發(fā)展，專門的望遠鏡如開普勒望遠鏡和后來的TESS相繼發(fā)射升空，它們在廣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和觀測望遠鏡的大眼之間穿過時，一顆遙遠的恒星發(fā)出的光線會周期性地傾斜，這就是證據(jù)。這種發(fā)現(xiàn)系外行星的方法被稱為凌日法。

這些努力沒有白費。天文學(xué)家已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了超4200個在太陽系外運行的行星以及超5000個候選系外行星。然而這些候選行星還需要進一步的觀察才能確定其是否為系外行星。

現(xiàn)在，天文學(xué)家們開始尋求機器學(xué)習(xí)的幫助，這種AI技術(shù)可以幫助他們篩選望遠鏡的海量數(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的情況。

機器學(xué)習(xí)算法，顧名思義就是能從過去的經(jīng)驗中學(xué)習(xí)并隨時間的推移逐步提高其準(zhǔn)確性和性能。

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

隨后，該團隊對開普勒檔案中未被確認(rèn)的系外候選行星樣本進行了運算。任何假陽性概率小于1%的系外行星都會被歸類為已確認(rèn)行星。

“就行星驗證而言，之前還沒有人使用過機器學(xué)習(xí)技術(shù)，”這篇新論文的作者之一、華威大學(xué)的David Armstrong博士評論道，“機器學(xué)習(xí)已被用于對候選行星進行排序，但從來沒有在概率框架中使用過，而概率框架是真正驗證一顆行星所需要的。我們現(xiàn)在可以說出精確的統(tǒng)計可能性，而不是說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，機器學(xué)習(xí)算法是完全自動化的，其能以更快的速度從真正的系外行星中分離出誤報數(shù)據(jù)。科學(xué)家們認(rèn)為，未來確認(rèn)發(fā)現(xiàn)時，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行了驗證，這并不理想，”Armstrong指出，“僅僅因為這個原因，開發(fā)新的驗證方法是可取的。與此同時機器學(xué)習(xí)還能讓我們做得非?？觳⒁愿斓乃俣葘蜻x者進行優(yōu)先排序?！?/p>

接下來，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的任務(wù)，如ESA計劃的PLATO任務(wù)。
責(zé)任編輯：tzh