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　　開(kāi)普勒-90行星系統(tǒng)（上）和太陽(yáng)系（下）對(duì)比。資料圖片

　　日前，NASA發(fā)布消息稱，2009年發(fā)射升空的開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡在距離地球2545光年的地方發(fā)現(xiàn)了另一個(gè)“太陽(yáng)系”——共計(jì)8顆行星圍繞著一個(gè)暫時(shí)被命名為開(kāi)普勒-90的恒星運(yùn)動(dòng)。在這項(xiàng)新發(fā)現(xiàn)中，NASA與谷歌聯(lián)合找出了該行星系統(tǒng)的第8顆行星：開(kāi)普勒-90i，這使得人類首次在太陽(yáng)系外，找到由8顆行星組成的行星系統(tǒng)。

　　已經(jīng)升空數(shù)年的開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡能夠發(fā)現(xiàn)另一個(gè)“太陽(yáng)系”，是來(lái)自人工智能的大力協(xié)助，“深度學(xué)習(xí)的人工智能在此次發(fā)現(xiàn)中發(fā)揮了重要作用，對(duì)天文觀測(cè)來(lái)說(shuō)意味著進(jìn)入了一個(gè)新的時(shí)代。”荷蘭代爾夫特理工大學(xué)航天學(xué)博士毛新愿對(duì)南方日?qǐng)?bào)記者說(shuō)。

　　隱藏的第八顆行星——體積是地球的1.3倍

　　開(kāi)普勒-90i是一顆巖石星球，大小是地球的1.3倍，由于距離其主恒星更近，公轉(zhuǎn)周期僅為14.4天，平均溫度據(jù)信超過(guò)800華氏度（約426.7℃）

　　數(shù)年前，開(kāi)普勒天文望遠(yuǎn)鏡在2545光年外發(fā)現(xiàn)了一顆大小與太陽(yáng)相近的恒星：開(kāi)普勒-90。在隨后的觀測(cè)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了更多與太陽(yáng)系相似的特征：開(kāi)普勒-90擁有7顆行星，較小的行星距恒星更近，較大的行星占據(jù)外側(cè)軌道。

　　自2009年升空以來(lái)，開(kāi)普勒太空望遠(yuǎn)鏡收集了大量的數(shù)據(jù)，觀察了大約20萬(wàn)顆恒星，每30分鐘拍攝一張照片，創(chuàng)造了約140億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，而這140億個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，則可以轉(zhuǎn)化為約2萬(wàn)億個(gè)可能的行星軌道。對(duì)于這些數(shù)據(jù)，科學(xué)家們過(guò)去主要通過(guò)自動(dòng)化軟件或人工的方式找到那些信號(hào)強(qiáng)的行星。即便如此，這也是一個(gè)非常浩大的工程，耗時(shí)且耗費(fèi)人力。此外，與恒星相比，太陽(yáng)系外的行星不但體型小而且不發(fā)光，探尋難度非常大。

　　在這種困難之下，圍繞開(kāi)普勒-90恒星運(yùn)行的第8顆行星成了“漏網(wǎng)之魚”，一直隱藏在深處，不可探尋。

　　直到人工智能的出現(xiàn)，它才揭開(kāi)面紗、顯露真顏。谷歌的人工智能對(duì)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后，發(fā)現(xiàn)了圍繞恒星開(kāi)普勒-90旋轉(zhuǎn)的第8顆行星開(kāi)普勒-90i。毛新愿表示，這一發(fā)現(xiàn)讓開(kāi)普勒-90身價(jià)倍增，與太陽(yáng)系共同成為目前擁有最多已知行星（8顆）的恒星系統(tǒng)。

　　巨人的肩膀—— 開(kāi)普勒天文望遠(yuǎn)鏡

　　在擁有一個(gè)穩(wěn)定的觀測(cè)環(huán)境之后，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡開(kāi)始采用“凌日法”來(lái)觀測(cè)行星，即行星在軌道上運(yùn)行的時(shí)候擋在恒星前面時(shí)會(huì)導(dǎo)致恒星的亮度稍微降低，如果觀測(cè)到連續(xù)三次凌日，就可以確定它是顆凌日行星，從而得到它的軌道周期、大致體積等信息

　　在人工智能大顯神威之前，我們還是先了解一下被人工智能“踩過(guò)”肩膀的巨人——開(kāi)普勒天文望遠(yuǎn)鏡，沒(méi)有它的千里眼所帶來(lái)的視野，人工智能還是無(wú)處可用的。

　　2014年，開(kāi)普勒啟動(dòng)K2任務(wù)：在范圍更小的數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上捕捉系外行星，并對(duì)其進(jìn)行多項(xiàng)觀測(cè)。毛新愿表示，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡為了完成任務(wù)，練就了四大絕活：周期達(dá)372.5天的軌道、火眼金睛、明察秋毫與目不轉(zhuǎn)睛。

　　“開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡現(xiàn)在運(yùn)行在尾隨地球但處于外側(cè)的周期達(dá)372.5天的軌道上，它最大限度回避了太陽(yáng)和地球的影響，能夠長(zhǎng)期在穩(wěn)定平臺(tái)上觀測(cè)目標(biāo)。”毛新愿說(shuō)，而它回避的主要是太陽(yáng)直接輻射和地球反照輻射的影響。

　　在擁有一個(gè)穩(wěn)定的觀測(cè)環(huán)境之后，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的火眼金睛就要發(fā)揮作用了。它采用“凌日法”來(lái)觀測(cè)行星，即行星在軌道上運(yùn)行的時(shí)候擋在恒星前面時(shí)會(huì)導(dǎo)致恒星的亮度稍微降低，就像是我們所觀測(cè)到的日食，只不過(guò)“月球”并不是一顆行星。如果觀測(cè)到連續(xù)三次凌日，就可以確定它是顆凌日行星，從而得到它的軌道周期、大致大小等信息。

　　然后，在此基礎(chǔ)上，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡還需要明察秋毫，在微弱的信號(hào)中進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。開(kāi)普勒觀測(cè)到的恒星與地球之間的距離以光年計(jì)算，如此遠(yuǎn)的距離時(shí)恒星是一個(gè)不起眼的小點(diǎn)，而觀測(cè)它微弱的亮度變化更是難上加難，必須要求望遠(yuǎn)鏡能夠看到極其微弱的細(xì)節(jié)。而開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)精度達(dá)到了驚人的0.01%星等。“就好比是人的肉眼看一個(gè)極亮的探照燈，已經(jīng)看不到任何東西了，但此時(shí)有一粒極小的灰塵從燈前飛過(guò)對(duì)探照燈亮度造成的影響。”毛新愿說(shuō)。

　　此外，值得注意的是，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡并不是一個(gè)“花心”的望遠(yuǎn)鏡：發(fā)射后它的觀測(cè)目標(biāo)定位在天鵝座附近的一小塊星空，每隔80天作出一定變化。它每次觀測(cè)數(shù)量多達(dá)14.5萬(wàn)顆恒星，每隔30分鐘就會(huì)拍一張照片，并對(duì)比它們的區(qū)別，如果有任何一顆恒星出現(xiàn)亮度異常，就要繼續(xù)確認(rèn)是否發(fā)生了行星凌日現(xiàn)象。

　　對(duì)于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡為何一直盯著天鵝座，毛新愿解釋稱，開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡是做類似“抽樣調(diào)查”的方式研究宇宙中的類地行星，選擇天鵝座是因?yàn)榫嚯x合適，且人類對(duì)它了解較多。

　　人工智能——從零學(xué)習(xí)辨別系外行星

　　受人腦中神經(jīng)元之間連接方式的啟發(fā)，谷歌人工智能的工程師們開(kāi)始利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)開(kāi)普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，發(fā)現(xiàn)了此前被忽視的圍繞開(kāi)普勒-90旋轉(zhuǎn)的第8顆行星微弱的凌日信號(hào)。

　　開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)成果汗牛充棟，這為人類搜尋系外行星提供了大量的支撐，但是也帶來(lái)了“生產(chǎn)力”不足的困擾。前面提到，對(duì)于開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡所搜集到的信息，科學(xué)家們主要通過(guò)自動(dòng)化軟件或人工的方式找到那些信號(hào)強(qiáng)的行星。“對(duì)于一些多行星的系統(tǒng)，距離恒星過(guò)近的行星往往由于體積過(guò)小和公轉(zhuǎn)周期過(guò)快，很難被確認(rèn)。”毛新愿說(shuō)。

　　“谷歌人工智能”的高級(jí)軟件工程師克里斯托佛·沙律首先提出利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)開(kāi)普勒望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。他認(rèn)為，隨著數(shù)據(jù)采集技術(shù)的不斷升級(jí)，天文學(xué)正和其他學(xué)科一樣，慢慢陷入被海量數(shù)據(jù)淹沒(méi)的困境，于是，他對(duì)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)搜尋系外行星產(chǎn)生了濃厚興趣。他說(shuō)：“當(dāng)數(shù)據(jù)太多、人工分析難以招架之時(shí)，正是機(jī)器學(xué)習(xí)‘大顯神威’之時(shí)。”

　　受人腦中神經(jīng)元之間連接方式的啟發(fā)，他們的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)開(kāi)普勒數(shù)據(jù)進(jìn)行篩查，發(fā)現(xiàn)了此前被忽視的圍繞開(kāi)普勒-90旋轉(zhuǎn)的第8顆行星微弱的凌日信號(hào)。

　　據(jù)毛新愿介紹，研發(fā)團(tuán)隊(duì)找科學(xué)家們要了15000組開(kāi)普勒觀測(cè)到、并被科學(xué)家們花了數(shù)年后確認(rèn)已經(jīng)是完全正確的信號(hào)，于是這套智能系統(tǒng)開(kāi)始分析它們，從零學(xué)習(xí)如何辨別系外行星。

　　按照采訪時(shí)谷歌團(tuán)隊(duì)技術(shù)負(fù)責(zé)人的說(shuō)法：“僅僅用了兩個(gè)小時(shí)，它（人工智能）就能分析完所有的數(shù)據(jù)”。

　　而NASA的科學(xué)家們?cè)谟眯聰?shù)據(jù)對(duì)它進(jìn)行考核之后說(shuō)：“它的考試成績(jī)達(dá)到了96分！（96%的正確率）”。“也就是說(shuō)科學(xué)家們用他們已經(jīng)確定的研究成果來(lái)考驗(yàn)自我學(xué)習(xí)過(guò)的人工智能，100道題，這套人工智能系統(tǒng)答對(duì)了96道。”毛新愿說(shuō)。

　　隨后，科學(xué)家們把自己以前完全搞不定的數(shù)據(jù)扔給它處理，尤其是那些擁有較多行星數(shù)量的系統(tǒng)。最終在人工智能的助力之下，研究團(tuán)隊(duì)最終發(fā)現(xiàn)了第八顆行星—開(kāi)普勒-90i。

　　目前，組成開(kāi)普勒-90星系的八顆行星分別是“開(kāi)普勒-90b”“開(kāi)普勒-90c”“開(kāi)普勒-90d”“開(kāi)普勒90e”“開(kāi)普勒-90f”“開(kāi)普勒-90g”“開(kāi)普勒-90h”和最新發(fā)現(xiàn)的“開(kāi)普勒-90i”。此外，人工智能還發(fā)現(xiàn)了另外一顆恒星開(kāi)普勒-80星系中的最小行星“開(kāi)普勒-80g”。

　　毛新愿說(shuō)，“這次的發(fā)現(xiàn)公布已經(jīng)告訴我們，人工智能開(kāi)始涉足人類最頂級(jí)的科研，而未來(lái)發(fā)射的太空望遠(yuǎn)鏡的數(shù)據(jù)必然也越來(lái)越多依靠它們來(lái)分析。如果真的發(fā)現(xiàn)了外星人的微弱信號(hào)，無(wú)疑也會(huì)是人工智能最先發(fā)現(xiàn)。”

　　南方日?qǐng)?bào)駐京記者 王騰騰

　　策劃統(tǒng)籌 李江萍

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