Искусственный интеллект предскажет шансы планетных систем на «выживание» — Naked Science
6 минут
Денис Гордеев

Искусственный интеллект предскажет шансы планетных систем на «выживание»

3.7

Метод машинного обучения позволил значительно сократить время и объемы расчетов нестабильности различных конфигураций планет.

Планетная система
Новый метод обеспечит более четкое представление об орбитальной архитектуре планетных систем / NASA

Почему планеты относительно редко сталкиваются друг с другом? Как формируются и стабилизируются планетные системы? Какие из возможных конфигураций этих систем наиболее стабильны? Ответы на эти вопросы позволят астрофизикам узнать много нового о нашей Вселенной и понять, как она будет развиваться в дальнейшем.

Определение стабильных и нестабильных конфигураций планетных систем — увлекательная, но предельно сложная проблема. Чтобы убедиться, что система стабильна, ученые должны рассчитать движения нескольких взаимодействующих планет в течение миллиардов лет и проверять устойчивость каждой из возможных конфигураций. Объем вычислений, необходимых для решения такой задачи, нереально представить.

Ученые боролись с этой проблемой еще со времен Исаака Ньютона, но до сих пор так и не нашли способа достоверно предсказывать стабильные конфигурации орбит в планетных системах. Американские ученые под руководством Даниэля Тамайо из Принстонского университета нашли способ значительно ускорить такие вычисления благодаря использованию упрощенных моделей динамического взаимодействия небесных тел и методов машинного обучения.

Новый подход позволяет пропускать вычисления на большом количестве заведомо нестабильных конфигураций. Теперь расчеты, ранее занимавшие десятки тысяч часов, можно провести за считаные минуты на достаточно мощной технике. Статья об этом выложена на портале ArXiv.org в виде препринта.

Слева — совокупность предполагаемых орбит планет в системе Kepler-431, наложенных друг на друга. Справа — совокупность наиболее стабильных орбит, вычисленных при помощи нового алгоритма / Tamayo, Cradmer, Hadden et al., 2020

Большинство конфигураций планет достаточно быстро — в течение миллионов или десятков миллионов лет — дестабилизируются, превращаясь в хаотичное переплетение орбит. Задача авторов работы состояла как раз в том, чтобы исключить как можно больше подобных конфигураций. «Мы не можем категорически утверждать: “Эта система будет в порядке, а эту скоро разнесет”, — объясняет Тамайо. — Цель вместо этого <…> исключить все нестабильные вероятные комбинации, которые уже развалились и не могут существовать в данный момент».

Модель, разработанная учеными, вместо миллиарда различных орбит генерирует лишь порядка 10 тысяч планетных траекторий. Из этого набора вычисляют десять сводных показателей, отражающих резонансную динамику системы. Затем алгоритм машинного обучения на основе этих показателей учат предсказывать, останется ли конфигурация стабильной при масштабировании на большее количество орбит. «Мы назвали модель СПОК (стабильность планетарных орбитальных конфигураций) — говорит Тамайо. — Отчасти потому, что она определяет, будут ли системы “жить долго и процветать” (эта фраза ученого — отсылка к Споку, персонажу сериала «Звездный путь». — Прим. ред.)».

Хотя новый алгоритм не решает проблему стабильности планетных орбит в целом, он надежно идентифицирует нестабильные комбинации в компактных системах и дает возможность проводить вычисления в десятки тысяч раз быстрее, чем раньше. «Новый метод обеспечит более четкое представление об орбитальной архитектуре планетных систем за пределами нашей Солнечной системы», — пишут авторы работы.

Ранее мы писали о том, что астрономы нашли новые доводы против существования гипотетической «девятой планеты», а крупнейший в мире радиотелескоп впервые зарегистрировал внегалактическое излучение нейтрального водорода

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 12:41
31 минута
Николай Цыгикало

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

Позавчера, 20:22
5 минут
Денис Гордеев

Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.

Вчера, 17:16
4 минуты
Мария Кривоченко

Разработать варианты крылатого пилотируемого космического корабля поручил глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин. Предполагается, что аппарат будут строить по типу орбитального корабля «Буран», который использовался в СССР.

Позавчера, 12:41
31 минута
Николай Цыгикало

Трагическая новость о взрыве огромной силы в Бейруте, занявшая первые строчки новостных ресурсов, вызывает естественные вопросы: как это могло произойти, что там взорвалось, в силу каких факторов возможны подобные происшествия? Чтобы разобраться, взглянем пристальнее на свойства аммиачной селитры и связанные с ней опасные моменты.

3 августа
5 минут
Сергей Васильев

Микроскоп с высокоскоростной камерой и компьютерное моделирование показали, что сперматозоиды плавают не за счет боковых движений хвоста, а быстро вращаясь всем телом.

Позавчера, 20:22
5 минут
Денис Гордеев

Новая система работает в любых атмосферных условиях — при дожде, ветре и большом количестве пыли в воздухе.

22 июля
66 минут
Александр Березин

С 2064 года численность людей начнет сокращаться — и этот процесс может быть необратим. Один из авторов соответствующей научной работы прямо указывает: если ничего не изменится, через несколько веков человечество вымрет. Однако есть вещи и похуже вымирания. Куда вероятнее иной сценарий: мир будет заселен теми, кто сможет размножаться в новых культурных условиях. К сожалению, значительная часть современных европейцев, американцев и, возможно, других народов будут вытеснены с первых страниц истории. Вдобавок те, кто победят в этой непростой борьбе, нам, сегодняшнему населению Земли, могут сильно не понравиться. Попробуем разобраться почему.

10 июля
7 минут
Мария Кривоченко

Биологи выяснили, какое воздействие оказывают радиоволны на эмбрионы рыб. Оказалось, они существенно не влияют на уровень смертности, морфологию и реакцию на свет, но немного подавляют сенсомоторные функции. Как это скажется на взрослых особях, еще предстоит выяснить.

12 июля
28 минут
Илья Ведмеденко

Программа ПАК ДП (перспективный авиационный комплекс дальнего перехвата) привлекает к себе все больше внимания. Разберемся, что это такое и появится ли у России новый боевой самолет.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Лучшие материалы
Предстоящие мероприятия
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: