Google AI 用深度学习在开普勒数据中发现两颗新系外行星
Google 利用深度神经网络分析开普勒望远镜数据,发现两颗新系外行星——开普勒-90i 与开普勒-80g。模型区分行星与非行星的准确率达 96%。
系外行星搜寻的数据挑战
开普勒太空望远镜 4 年观测约 20 万颗恒星,每半小时拍摄一帧,光度计持续监测 14.5 万颗主序星亮度。数据产生约 140 亿个数据点,对应 2 千万亿种可能轨道。传统计算处理极其耗时,Google 引入深度学习加速筛选。
深度学习方法
深度学习通过多层计算构建渐进特征,擅长分类任务。Google AI 团队用 1.5 万个开普勒信号训练 TensorFlow 模型,识别真实行星凌星信号与双星、星斑、仪器伪影等假阳性。模型采用卷积列处理光曲线输入,在人工标注的阈值穿越事件(TCE)上训练,能捕捉真实凌星与假阳性的细微差别。
成果与发现
测试集上模型以 96% 准确率区分行星/非行星信号,98.8% 情况下将合理行星信号排在假阳性前。为缩小搜索范围,团队聚焦已知拥有 2+ 颗行星的 670 颗恒星,最终发现:
- 开普勒-90i:比地球大 34%,公转周期 14.45 天,距地球 2545 光年(天龙座),位于开普勒-90c(8.7 天)与开普勒-90d(59.7 天)之间,表面温度高达 436 °C。
- 开普勒-80g:比地球大 13%,公转周期 14.6 天,轨道倾角 89.35°,是该 5 行星链中最外侧行星,轨道周期近符合三体拉普拉斯共振预测。
开普勒-90 由此成为除太阳系外首个已知 8 行星系统。
后续优化方向
模型仅搜索了 670 颗恒星,开普勒数据中仍可能隐藏数十万颗行星。未来可通过:扩充训练集(引入模拟/未标注数据)、改进加权例程减少恒星变异性假阳性、引入质心信息区分背景恒星凌星、将局部视图分段分析凌星一致性等方式提升精度。
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