Эксперты о квантовых компьютерах
Подробнее
14.07.2020
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.
6 часов назад
Мария Азарова

Все образцы продукции популярных ресторанов быстрого питания, протестированные американскими учеными, содержали один или несколько видов фталатов либо других пластификаторов.

Вчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из Швейцарии и Германии сделали неожиданный вывод: катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс, а способствуют ему. Однако на этом их действие не заканчивается.

Вчера, 17:42
Мария Осетрова

Смоделировав динамику перемещения песчаных дюн в лаборатории, ученые из Кембриджа определили, какие препятствия пропускают дюны сквозь себя, а какие, напротив, их останавливают.

25 октября
Мария Азарова

Американские исследователи оценили вероятность повторного заражения коронавирусами SARS-CoV, HCoV-229E, HCoV-OC43, HCoV-NL63 и особенно SARS-CoV- 2.

Вчера, 05:30
Мария Азарова

Ученые из Швейцарии и Германии сделали неожиданный вывод: катехины зеленого чая не подавляют окислительный стресс, а способствуют ему. Однако на этом их действие не заканчивается.

22 октября
Александр Березин

Повелители тундростепей Евразийского континента, оказывается, вовсе не вымерли с концом ледникового периода. Вопреки тому, что считалось ранее, они выжили — как минимум на Таймыре и как минимум до 1900 года до нашей эры. А это на много веков позже постройки пирамиды Хеопса. Получается, человек не привел мамонта к вымиранию? Или, напротив, нашел затерянные на Таймыре остатки вида и уничтожил их совсем недавно? Это сложный вопрос, от которого зависит ответ на другой: могут ли слоны заселить Север России и в наши дни?

13 октября
Мария Азарова

Анализ образцов крови, взятых у российских космонавтов до и после их полета на МКС, показал, что длительное пребывание в космосе может провоцировать повреждение мозга.

12 октября
Алиса Гаджиева

Две тысячи лет назад многие сооружения строили лучше, чем сегодня.

18 октября
Елена Синицкая

На днях израильский ныряльщик обнаружил на дне Средиземного моря у Хоф-ха-Кармель древние предметы, среди которых оказался меч удивительной сохранности. По мнению специалистов Израильского управления древностей, железный меч с клинком около одного метра и 30-сантиметровой рукоятью принадлежал крестоносцу и датируется XII веком.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: