天文学への人工知能？

NASAケプラー探知機のイラスト。このプローブは、太陽系外の惑星を探すために2009年に発売されました。イラスト：ウェンディステンゼル、エームズ研究センター/ NASA

著者：ナディアドレイク

天文学で初めて、科学者たちは望遠鏡で集められた膨大な量のデータをスクリーニングするために人工知能を訓練しました、そしてその結果は全く新しい惑星を本当に発見しました。

新たに発見された惑星、コードネーム "Kepler-90i"は、NASAのKepler探知機によって集められたデータの中に隠されています。地球から約2,500光年離れた惑星は、他の7つの惑星と一緒に星の周りを回転します。したがって、Kepler-90システムは私たちの太陽系と多くの類似点があります。

NASAのポール・ハーツ氏は、「ケプラー氏が私たちのように大部分の星が惑星を持っていることを証明した」と発表した。今日、ケプラーは私達の太陽系のような星が惑星の巨大なファミリーを持っていることを確認しました。

記者会見の数日前に、メディア狂信主義は地球外生命を検出したかもしれません。当然のことながら、そのニュースは完全に信頼できないものですが、機械学習が銀河系全体の中で最もエキサイティングな惑星についてもっと学ぶのを助けることができることは、サイドに証明します。

星の海を検索

2009年に発売されたケプラー探査機は、4年間ずっと空にある15万個の星の小片を見つめています。その使命は、惑星が星の前を通過するときに星への小さな障害物を探すことです。科学者が彼らのデータの中にそのような小さな信号を見つけるとき、彼らは惑星の大きさとそれがその親の星からどれくらい離れているかを理解することができます。

今までのところ、Kepler探知機は2525の惑星とより多くの惑星が彼らのデータで発見されることを確認しました。しかし、惑星を確認するのは簡単ではありません。人間にとって、大量のKeplerデータを手動で結合することは克服できない作業です。これらのデータは10かそこら8つの潜在的な惑星軌道を含むからです。さらに、恒星の光が弱くなった、必ずしもすべての惑星がそうであるというわけではない：恒星の太陽黒点、連星、その他の天体は、惑星が星を覆うのと同じ効果を持つ可能性が高い。

このため、Googleの人工知能部門のChris Shallueは、この問題を解決するためにニューラルネットワークを使用することにしました。以前は、機械学習アプローチがドップラーデータのスクリーニングと分類に使用されていましたが、Shallueのニューラルネットワークはより堅牢なアルゴリズムを提供することができました。

Shakeue氏は、「ケプラーの探知機が手作業によるレビューに頼ることができないほど大量のデータを収集していることを知ったとき、天文学でニューラルネットワークを使いたかったのです。遠い星の周りの惑星を区別するために。」

観測の新しい視点を開く

その名前が示すように、ニューラルネットワークは人間の脳の働きに基づいて構築されます。人間は、犬と猫を区別するものなど、物事を識別および分類するためにニューラルネットワークを訓練することができます。結局、十分なサンプルを調べた後、コンピュータは猫と犬を自分で分類することができます。

Shallueは惑星のユニークな「指紋」を認識するようにニューラルネットワークを訓練しました。彼はKeplerデータベースから15,000本の実際の惑星の特徴を抽出し、ニューラルネットワークシステムが実際の惑星の信号と惑星のように偽装された信号の違いを識別できるようにしました。

その後が実際の検証段階です。テキサス大学のShallueとAndrew Vanderburgは、これらの星の周りにより多くの惑星があるかもしれないので、システムが所有する惑星として知られている670個の星を精査することを可能にしました。

それから、それらはシステムに十分に強くないそして人間によって処理することができない信号を入力する。これらの信号の中で、ニューラルネットワークシステムは2つの新しい惑星を識別しました。結果はJournal of Astronomyに掲載されました。

「これら2つの星の信号は弱く、以前の検索はすべてそれらを見逃していました」とShallueは言いました。

まだ新しい分野を探索する必要があります

惑星の1つは「ケプラー-80g」、銀河の家の中で6番目に知られている惑星です。 Kepler-80gは地球のサイズに近いので、その親スターの周りを公転するのに14.6日かかりますが、その親スターは私たちの太陽より小さくて赤いです。

ニューラルネットワークはまた "Kepler-90i"を発見した。地球よりわずかに大きい惑星は、革命を完了するのに2週間かかります。その親の星は私達の自身の太陽よりわずかに大きく、そして暑いが、それはそのホストの銀河系で発見された3番目の岩石の惑星です。 Kepler-90iの内側には、2つの小さい惑星がありますが、外側を公転する惑星ははるかに大きいです。

これらの惑星は大きいですが、すべて一緒に「衝突」しています。8つの惑星とその親スターの間の距離は地球のそれと同じです。

Vanderburg氏は、次のように述べています。「表面が非常に高温になる可能性が高いKepler-90iなどの場所には移動したくないため、平均気温は約427℃と計算されました。」

彼はまた、Kepler-90でもっと多くの惑星が発見されるかもしれないと付け加えた。彼とShallueは、ケプラーのすべてのデータをニューラルネットワークシステムに入力して、何が何をしているのかを確認する予定です。