هوش‌ مصنوعي گوگل يك سيارۀ گم شده را كشف كرد

دانشمندان ناسا در طي هقته پيش در كنفرانس خبري خود اعلام كردند كه سياره بيگانه Kepler-90i را كشف كردند. اين سياره هشتمين سياره در يك منظومۀ ستاره‌اي است كه با استفاده از تحليل داده‌هاي تلسكوپ فضايي كپلر توسط هوش مصنوعي گوگل كشف شد؛ اين سياره به دور ستاره كپلر-۹۰ مي چرخد كه يك ستارۀ خورشيد مانند است و ۲۵۴۵ سال نوري با زمين فاصله دارد.

كپلر-۹۰i – يك سيارۀ داغ و سنگي كه هر ۱۴٫۴ روز يكبار به دور ستاره‌اش مي چرخد – با استفاده از يادگيري ماشيني از گوگل كشف شد. يادگيري ماشيني يك رويكرد در هوش مصنوعي است كه در آن، كامپيوترها «ياد مي گيرند». در اين نمونه، كامپيوترها ياد گرفتند سيارات را با پيدا كردن نمونه‌هاي داده كپلر شناسايي كنند. پائول هرتز، رئيس بخش اخترفيزيك در واشنگتن گفت: «درست همانطور كه انتظار داشتيم، كشفيات هيجان‌انگيزي در داده‌هاي آرشيوي كپلر وجود داشته كه براي كشف آنها به ابزار يا تكنولوژي‌هاي درستي نياز داشتيم. اين يافته نشان مي‌دهد كه داده‌هاي ما گنجينه‌اي براي محققان نوآور در سالهاي آتي است.»

اين كشف زماني انجام شد كه محققان كريستوفر شالو و اندرو وندربرگ به يك كامپيوتر آموزش دادند تا سيارات فراخورشيدي را با توجه به خوانش‌هاي ثبت شده توسط كپلر شناسايي كند – تغيير ناچيز در روشنايي زماني كه يك سياره از جلوي يك ستاره عبور مي كند. اين «شبكه عصبي» هوش مصنوعي كه از طريق اتصال نورون‌ها در مغز انسان الهام گرفته، داده‌هاي كپلر را غربال كرده و سيگنال‌هاي ضعيف عبور سياره از مقابل ستاره‌اش را از هشتمين سيارۀ گمشده كه به دور كپلر-۹۰ در صورت فلكي اژدها در حال چرخش بود، پيدا كرد. درحاليكه يادگيري ماشيني قبلأ در جستجوهاي پايگاه دادۀ كپلر بكار رفته بود، اين جستجو ثابت مي‌كند كه شبكه‌هاي عصبي يك ابزار اميدوار كننده در يافتن سيگنال‌هاي ضعيف از سيارات دوردست هستند. در ويدئوي زير مي توانيد مشخصات اين سامانه ستاره‌اي و سياره تازه كشف شدۀ آن را مشاهده كنيد:

سامانه‌هاي سياره‌اي ديگر در مقايسه با كپلر-۹۰ احتمالأ شانس بيشتري براي حيات دارند. كپلر-۹۰i كه تقريبأ ۳۰ درصد بزرگتر از زمين است به حدي به ستاره‌اش نزديك است كه به نظر مي رسد ميانگين دماي سطحي اش از ۸۰۰ درجه فارنهايت تجاوز كند كه همتراز با عطارد است. وندربرگ، فوق دكترا و ستاره‌شناس ناسا در دانشگاه تگزاس در آستين گفت: «سامانه ستاره‌اي كپلر-۹۰ شبيه يك نسخه كوچك شده از منظومه شمسي ما است. سيارات كوچكي درون و سيارات بزرگي در بيرون دارد، اما همه چيز به هم فشرده شده است.»

شالو، مهندس نرم افزار ارشد همراه با تيم تحقيقاتي هوش مصنوعي گوگل به اين ايده رسيدند كه يك شبكه عصبي را بر داده‌هاي كپلر اعمال كنند. او پس از اينكه ياد گرفت نجوم نيز همانند شاخه‌هاي ديگر علم مملو از داده‌هايي به شكل تكنولوژي جمع‌آوري داده از پيشرفت‌هاي فضايي است، به كشف سياره فراخورشيدي علاقه پيدا كرد. شالو گفت: «در اوقات فراغتم در گوگل به دنبال «يافتن سيارات فراخورشيدي در مجموعه‌هاي دادۀ بزرگ بودم» و در مورد مأموريت كپلر و مجموعه داده‌هاي بزرگ موجود اطلاعاتي را كسب كردم. يادگيري ماشيني واقعأ در مواقعي كه داده‌ها به حدي زيادند كه انسان نمي تواند به تنهايي آنها را جستجو كند، سودمند است.»

مجموعه دادۀ چهار ساله كپلر شامل ۳۵ هزار سيگنال سياره‌اي است. آزمايشات خودكار و گاهي اوقات چشم‌هاي انساني براي تأييد اميدوار كننده‌ترين سيگنال‌ها در داده‌ها بكار مي روند. هرچند، ضعيف‌ترين سيگنال‌ها با استفاده از اين روش‌ها از دست مي روند. شالو و وندربرگ تصور مي كردند كه ممكن است كشفيات سياره فراخورشيدي جالب‌تري در اين داده‌ها نهفته باشند.

آنها در ابتدا به شبكه عصبي آموزش دادند تا سيارات فراخورشيدي در حال گذر را با استفاده از مجموعه‌اي شامل ۱۵۰۰۰ سيگنالِ بررسي شده در كاتالوگ سيارات فراخورشيدي كپلر شناسايي كند. در مجموعۀ آزمايش، شبكه عصبي به درستي سيارات واقعي و مثبت‌هاي كاذب را در ۹۶ درصد از زمان شناسايي كرد. سپس، وقتي شبكه عصبي «ياد گرفت» الگوي يك سياره فراخورشيديِ در حال گذر را كشف كند، محققان مدل خود را به گونه‌اي هدايت كردند كه سيگنال‌هاي ضعيف‌تر را در ۶۷۰ سامانه ستاره‌اي كه چندين سيارۀ شناخته شده دارند، جستجو كند. فرضيه آنها اين بود كه منظومه‌هاي چند سياره‌اي مي توانند بهترين مكان براي جستجوي سيارات فراخورشيدي باشند.

وندربرگ گفت: «مثبت‌هاي كاذب زيادي از سيارات بدست آورديم، اما سيارات واقعي بيشتر بودند. مثل اين است كه سنگ‌ها را غربال كنيد تا به دنبال جواهر بگرديد. اگر غربال ريزتري انجام دهيد، آنگاه مي توانيد سنگ‌هاي بيشتري پيدا كنيد كه جواهر بيشتري در آن موجود باشد.» سياره كپلر-۹۰i تنها جواهري نيست كه اين شبكه عصبي غربال كرده است. در سامانه كپلر-۸۰، آنها ششمين سياره را كشف كردند. اين يكي يعني كپلر-۸۰g در اندازۀ زمين و چهارمين سياره از ميان سيارات همسايه، زنجيره  چرخشي را تشكيل مي دهند – كه در آن، سيارات با گرانش متقابل در يك رقص اوربيتال ريتميك، قفل شده‌اند. اين نتيجه يك سامانه واقعأ پايدار است كه شبيه هفت سياره در منظومۀ تراپيست-۱ مي باشد.