|
ИИ способствует открытию новых экзопланет
|
|
|
|
В течение более чем двух десятилетий исследователи из Бернского университета разрабатывали так называемую "бернскую модель" - набор компьютерных программ, которые могут численно моделировать формирование планетных систем, тем самым проливая свет на системную архитектуру. Однако эти модели очень сложны: каждое моделирование с использованием бернской модели может занять от нескольких дней до нескольких недель с использованием современных суперкомпьютеров.
|
|
|
|
Используя современные методы искусственного интеллекта, разработанные на основе данных Бернской модели, проф. Ян Алиберт и Сара Маркес из NCCR PlanetS и Центра изучения космоса и обитаемости Бернского университета, а также доктор Жанна Даву, бывшая аспирантка Бернского университета, а ныне исследователь из DLR в Берлине, разработали модель искусственного интеллекта, способную вычислять формирование планетных систем за считанные секунды это в миллион раз быстрее традиционных вычислений.
|
|
|
|
Исследование только что было опубликовано в журнале Astronomy and Astrophysics и было представлено на прошлой неделе на конференции "Быстрое машинное обучение для науки" в Цюрихе (где оно получило приз за лучший плакат), а на этой неделе - на совместном заседании Научного конгресса Europlanet и Отдела планетарных наук (EPSC- DPS) в 2025 году в Хельсинки.
|
|
|
|
|
|
|
Наблюдательные станции сегодняшнего дня и ближайшего будущего вскоре смогут наблюдать и характеризовать экзопланеты, подобные Земле, в то время как до сих пор они были ограничены планетами, расположенными ближе к своим звездам-хозяевам. "Обнаружение планет, подобных Земле, требует большого количества времени для наблюдений. В этом контексте очень важно знать, где проводить наблюдения, чтобы сэкономить очень дорогостоящее время наблюдения", - объясняет Янн Алиберт, первый автор исследования.
|
|
|
|
Чтобы расставить приоритеты между различными возможными целями, можно использовать наблюдения за другими планетами, которые легче наблюдать в тех же системах. Это, однако, требует глубокого понимания так называемой архитектуры системы: как свойства (орбитальное положение, масса и т.д.) одной планеты в системе соотносятся со свойствами других планет в той же системе.
|
|
|
|
Вдохновленный большими языковыми моделями
|
|
|
|
Команда обучила свою модель искусственного интеллекта десяткам тысяч численных симуляций формирования планетных систем, также разработанных в Бернском университете. "Новая модель искусственного интеллекта может быть использована для прогнозирования присутствия и свойств еще не открытых дополнительных планет в уже известных внесолнечных планетных системах", - отмечает Сара Маркес, аспирант Бернского университета.
|
|
|
|
В эксперименте, представленном в настоящем исследовании, авторы показали, что в реальной системе с тремя планетами свойства второй и третьей планет могут быть выведены из свойств самой внутренней планеты системы.
|
|
|
|
Алиберт объясняет: "Этот подход может быть использован для создания новых планетных систем: зная одну планету в системе, мы можем предсказать остальные планеты для систем из трех планет с помощью нашей модели.
|
|
|
|
"Ключевым моментом в нашем исследовании было осознание того, что планетные системы можно рассматривать как последовательности планет, точно так же, как предложения - это последовательности слов. Это породило идею использовать методы искусственного интеллекта из больших языковых моделей, используемых, например, чат-ботами, такими как ChatGPT, для построения нашей модели искусственного интеллекта".
|
|
|
|
Авторы использовали так называемую "трансформаторную архитектуру", внедренную в этой области в 2017 году, для создания генеративной модели, которая может генерировать последовательности планет, вращающихся вокруг одних и тех же звезд. "Большие языковые модели предсказывают остальную часть предложения на основе последовательности, созданной из первых нескольких слов. В нашем случае мы предсказываем последовательность расположения внешних планет в системе, основываясь на первых внутренних планетах", - объясняет далее Маркес.
|
|
|
|
"Это новое исследование основано на предыдущей модели искусственного интеллекта и дает обнадеживающие результаты", - отмечает доктор Давулт, бывший студент NCCR PlanetS, ныне работающий в DLR в Берлине.
|
|
|
|
"В последней модели, основанной на внутренней планете системы, мы предсказывали вероятность нахождения в системе планеты, похожей на Землю. Продолжая аналогию с языковыми моделями, это было похоже на предсказание наличия определенного слова в предложении, основываясь на его начале. В этом новом исследовании мы предсказываем всю остальную часть предложения, а не только вероятность употребления одного слова".
|
|
|
|
"Результаты работы модели генеративного ИИ были настолько точными, что поначалу мы отнеслись к ним весьма скептически", - вспоминает Маркес. Исследователи провели большое количество тестов, в которых использовали классификаторы машинного обучения, и представили свои результаты другим ученым. "В конце концов, все они пришли к одному и тому же выводу: созданные планетные системы практически неотличимы от результатов численного моделирования".
|
|
|
|
Миссия ESA PLATO, запуск которой запланирован на 2026 год, откроет тысячи планетных систем, причем ближайшая к звезде планета, как правило, будет обнаружена первой. В некоторых из этих систем могут находиться планеты, подобные Земле, но они, вероятно, будут обнаружены наземным телескопом позже с помощью других наблюдений.
|
|
|
|
"Наша новая модель искусственного интеллекта может быть использована для определения приоритетов наблюдений за этими системами с помощью телескопа, что повысит вероятность обнаружения двойников Земли", - говорит Даву. В ближайшие годы модели будут расширены, чтобы предсказать больше свойств планет, таких как их состав или пригодность для жизни.
|
|
|
|
"Когда в 2001 году я был принят на работу в качестве постдока, я начал заниматься численным моделированием планетных систем в Бернском университете. Эта новая модель искусственного интеллекта является естественным продолжением опыта бернцев", - говорит Алиберт. "Искусственный интеллект теперь присутствует в жизни каждого. Я убежден, что это сыграет большую роль в научных открытиях, как в планетологии, так и в других областях".
|
|
|
|
Источник
|
