美國(guó)宇航局開普勒探測器的插圖。該探測器于2009年(nián)發射升空，旨在尋找地外行星。插圖：WENDY STENZEL, AMES RESEARCH CENTER/NASA
撰文：Nadia Drake
天文學界上的第一次!科(kē)學家訓練出了人(rén)工(gōng)智能，用于在望遠(yuǎn)鏡收集的巨量數據中進行篩選，結果還(hái)真的發現了一個全新的星球。
這顆新發現的行星編号爲“開普勒-90i(Kepler-90i)”，此前一直隐藏在美國(guó)宇航局開普勒探測器收集的數據中。這顆行星距離(lí)地球約2500光(guāng)年(nián)，它與另外7顆行星一起圍繞着一顆恒星公轉，因此，開普勒-90系統，與我們所在的太陽系有許多相(xiàng)似之處。
“開普勒已經像我們證明，多數恒星都(dōu)擁有行星。”美國(guó)宇航局的Paul Hertz在宣布這一發現的新聞發布會上說(shuō)道。如(rú)今，開普勒已經證實，恒星可(kě)以與我們的太陽系一樣，擁有龐大(dà)的行星家族。
在新聞發布會之前的幾天裡(lǐ)，有媒體(tǐ)瘋傳可(kě)能探測到了外星生(shēng)命。毫無意外，這個消息完全不靠譜，但(dàn)是，它卻從(cóng)側面證明，機(jī)器學習能夠幫助我們更多地了解整個星系中可(kě)能令人(rén)激動的星球。
在星辰大(dà)海中搜尋
開普勒探測器2009年(nián)發射升空，已經盯着一小塊天空中的15萬顆恒星，足足看(kàn)了4年(nián)。它的任務是尋找行星經過恒星前面時，對恒星所産生(shēng)的微小遮擋。當科(kē)學家在數據中發現此類微小信号時，就(jiù)能夠測算出行星的大(dà)小，以及它與其母恒星之間的距離(lí)。
截至目前，開普勒探測器已經确認了2525顆行星，其數據中還(hái)有更多行星有待發現。但(dàn)是，想要确認一顆行星并非易事(shì)。對人(rén)類而言，人(rén)工(gōng)梳理(lǐ)巨量的開普勒數據是一項不可(kě)完成的任務，因爲這些數據中包含有10的8次方個潛在的行星軌道。此外，恒星光(guāng)線的變弱，并不一定全是行星所爲：恒星黑(hēi)子、雙星及其它天體(tǐ)都(dōu)有可(kě)能産生(shēng)與行星掩住恒星一樣的效果。
正因如(rú)此，谷歌人(rén)工(gōng)智能部門(mén)的Chris Shallue決定利用神經網絡來(lái)解決這一難題。此前，機(jī)器學習的方式已經被用于篩選、分(fēn)類普勒的數據，但(dàn)是，Shallue的神經網絡能夠提供更加強大(dà)的算法。
Shallue說(shuō)：“當我得(de)知開普勒探測器收集到了這麽多的數據，科(kē)學家們無法全靠人(rén)工(gōng)進行審查時，我就(jiù)想把神經網絡用于天文學。我們的想法是，把這一技術(shù)用于星空，教會機(jī)器的學習系統如(rú)何分(fēn)辨遙遠(yuǎn)恒星周圍的行星。”
開辟觀測新視角
顧名思義，神經網絡，是基于人(rén)類大(dà)腦工(gōng)作(zuò)的原理(lǐ)而構造的。人(rén)類可(kě)以訓練神經網絡，讓它們識别和分(fēn)類事(shì)物，比如(rú)分(fēn)辨狗與貓的照(zhào)片有何區别。最終，在看(kàn)過足夠的樣本之後，電腦就(jiù)能夠自(zì)己将貓和狗進行分(fēn)類。
Shallue訓練了一個神經網絡，識别行星的獨特“指紋”。他(tā)從(cóng)開普勒數據庫中提取出15000個真實的行星特征，讓神經網絡系統辨别真實行星的信号與僞裝成行星的信号之間的差異。
之後便是實戰驗證階段。Shallue與德州大(dà)學的Andrew Vanderburg，讓這個系統仔細檢查了670顆已知擁有行星的恒星，因爲在這些恒星周圍可(kě)能存在更多顆行星。
然後，他(tā)們向系統輸入不夠強、人(rén)工(gōng)無法處理(lǐ)的信号。在這些信号中，神經網絡系統識别出了兩顆新行星。研究結果發表在了《天文學期刊》上。
“這兩顆星星的信号很弱，此前的所有搜尋都(dōu)錯過了它們。”Shallue說(shuō)道。
仍需探索新領域
其中一顆行星是“開普勒-80g”，它是所在恒星系中第六顆已知的行星。開普勒-80g大(dà)小與地球相(xiàng)當，圍繞其母恒星公轉一周需14.6天，而其母恒星比我們的太陽更小、更紅(hóng)。
神經網絡還(hái)找出了“開普勒-90i”。這顆行星比地球稍大(dà)，公轉一周需要兩個星期的時間，是所在恒星系中發現的第三顆岩質行星，而其母恒星比我們的太陽稍大(dà)且更熱(rè)。在開普勒-90i内側，還(hái)有兩顆較小的行星，而在其外側公轉的行星則要大(dà)得(de)多。
這些行星都(dōu)很大(dà)，但(dàn)還(hái)都(dōu)“抱團”在一起：八顆行星與其母恒星的距離(lí)，與日(rì)地距離(lí)相(xiàng)同。
Vanderburg說(shuō)：“我可(kě)不想去(qù)開普勒-90i這種地方。它的地表很可(kě)能非常熾熱(rè)。我們通過計(jì)算，它的平均溫度約爲427攝氏度。”
他(tā)還(hái)補充說(shuō)，恒星開普勒-90可(kě)能還(hái)有更多行星有待發現。他(tā)和Shallue計(jì)劃将開普勒的所有數據都(dōu)輸入神經網絡系統，看(kàn)看(kàn)有何結果。
但(dàn)是，現在不需要擔心電腦代替人(rén)類天文學家。
美國(guó)宇航局的Jessie Dotson說(shuō)：“這項工(gōng)作(zuò)絕對要與天文學家一同進行。永遠(yuǎn)都(dōu)不能排除這一點。你(nǐ)首先要有最初的分(fēn)類，才能訓練機(jī)器學習，然後，它才能比人(rén)類處理(lǐ)更多的信号。”
