有了谷歌這款“獵星代碼”,普通人也能擁有一顆屬于自己的行星!

伶軒 7年前 (2018-03-10)

沒想到,人工智能讓發現新行星變得如此簡單。

去年12月中旬,谷歌和NASA開創性的利用神經網絡技術,從已知的行星系統中發現了兩個系外行星。

而今日,谷歌突然宣布開源這個叫做“獵星代碼”的神經網絡。這意味著任何人都可以下載其代碼和數據,并讓其在自己的機器上運行。幸運的話,甚至可以像NASA一樣發現新行星。

有了谷歌這款“獵星代碼”,普通人也能擁有一顆屬于自己的行星!

“獵星代碼”是何方神圣?

可能很多人已經忘了,谷歌的這一“獵星代碼”是什么?我們先回顧下整個事件。

當時,也就是去年12月中旬,谷歌和NASA聯手,將開普勒望遠鏡收集的行星數據投入到谷歌開發的一個神經網絡中,經過大量的訓練,從已知的行星系統——開普勒-90中,發現了一顆新行星,也是該系統的第八顆行星——開普勒-90i。

自此,開普勒-90系統中的行星數量與太陽系齊平,均為8顆。

有了谷歌這款“獵星代碼”,普通人也能擁有一顆屬于自己的行星!

除此之外,谷歌還通過這一技術,發現了開普勒-80系統中的最小行星——開普勒-80g。也正是因為具備了“尋找及識別行星”這一功能,該神經網絡被稱之為“獵星代碼”。它的出現,被認為將極大的加快人類探索系外行星(太陽系之外的行星)的進程。

一個代碼,真的有這么厲害?能夠憑一己之身打破以往的系外行星探索僵局?在了解“獵星代碼”之前,我們得先知道,如何識別一個行星。

行星識別和追蹤困難重重,觀察恒星光線變化成為最實用的方法

天文學中,行星通常是指自身不發光,但會環繞著恒星的天體。想要成為行星,必須滿足以下三點要求:

1、必須是圍繞恒星運轉的天體;

2、質量必須足夠大,可以克服固體引力,達到流體靜力平衡的形狀(近于球體);

3、必須清除軌道附近區域,公轉軌道范圍內不能有比它更大的天體。

因此,在傳統的系外行星探索過程中,天文學家通常會圍繞這三點,去識別和追蹤可能是行星的星體,并最終作出判定。常用的方法有天體測量、直接成像法、重力微透鏡法等。

但這些方法各有優勢也各有弊端。因此,天文學家在綜合各種探查方法的優勢后,想到了一個新方法——通過高端望遠鏡,觀察和記錄星體路過恒星時,恒星表面的光線變化及數據,以判定該星體是否符合行星標準。

簡單來說,當一個星體路過恒星時,二者重合的部分的光亮就會被遮擋住,光線就會隨之變暗。更形象一點說,就像日食一樣,當月球路過太陽時,月球就會遮擋住太陽的部分區域光線,而我們所看到的,就是太陽缺了一塊。

有了谷歌這款“獵星代碼”,普通人也能擁有一顆屬于自己的行星!

但這個方法也有一個很大的缺陷,就是并不是所有的恒星亮度變化都是因為被某一個星體擋住了。因為雙星系統、恒星黑子或者多個星體同時路過恒星都會對恒星的光線信號造成影響,甚至宇宙線打擊到空間望遠鏡上所造成的儀器噪聲都有可能對其造成干擾。為此,天文學家需要對收集到的眾多光線變化數據進行檢測與篩選。

行星數據太過龐大,如何篩選數據?

由于數據太過龐大,為提高效率,天文學家設定了一個檢測截止點——只有信噪比超過固定閾值的數據才會被保留下來。

數據統計,截止到目前,通過該方法被手動檢測的信號超30000個,其中約2500個被驗證為系外行星。

到這里,或許你會認為,人類探測系外行星的僵局已經被打破。那是因為你忽略了“檢測截止點”這一關鍵點。因為我們不能保證,在這個截止點之外,就一定沒有行星。

但如果不設置截止點,我們所有檢測的數據量就極為龐大。據天文學家估計,僅銀河系,就可能包含多達4000億顆系外行星。截至2016年2月,已經被認定的系外行星總數為2085顆,這些行星分屬1331個行星系。

可想而知,如果想要靠人力找到所有行星,是根本不可能的。

突破“檢測截止點”限制,人工智能成救命稻草

谷歌表示,正是因為開普勒-90i的相關信號比其他行星要弱很多,所以多年來,人類一直沒能通過傳統的行星識別手段找到它。

因此,為提高檢測效率及降低錯誤率,NASA聯手谷歌,將普勒望遠鏡近四年來的采集約20萬顆星球的數據投入到神經網絡中,用以檢測低信噪比信號及行星,讓其成為“獵星代碼”。

據悉,“獵星代碼”是由Google Brain(Google內部深度學習人工智能研究項目)和UT Austin大學的Andrew Vanderburg(一位著名的天體物理學家,專注于研究系外行星探測)合作開發的。

就像所有基于神經網絡的模型一樣,這個模型也需要訓練集。幸運的是,如前面所述,天文學家們已經人工手動檢測和分類過了30000個Kepler信號。Google團隊將其中一半的數據拿出來用作訓練,其中有3500個信號經過驗證后,被列為行星或行星候選者。

有了谷歌這款“獵星代碼”,普通人也能擁有一顆屬于自己的行星!

深度學習神經網絡的高效性應該不用再多做贅述了。據谷歌方面介紹,研究人員為“獵星代碼”設置了遠低于原本檢測點的信噪比閾值,且僅在篩查了670顆星球數據后,就發現了兩顆全新的系外行星。當然,在降低闕值后,有大量的虛假信號,但我們卻也因此大大降低了誤判率。

最后

宇宙中的行星太多,谷歌選擇開源“獵星代碼”,或許是希望集眾人之力,盡快將這些行星找出來。

按照國際慣例,個人發現小行星后,是能夠以個人名義為其命名的。但為行星命名,必須通過IAU大會討論后才能確定。但我們可以期待一下,如果因為“獵星代碼”發現的行星數量極為龐大時,或許,我們就可以擁有一顆自己的行星,并為其命名,比如,鎂客星。

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