Искусственный интеллект предскажет шансы планетных систем на «выживание» — Naked Science
7 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.
12 часов назад
2 минуты
Мария Кривоченко

Об этом рассказал академик и главный ученый секретарь президиума РАН Николай Долгушкин. К 2021 году число высококлассных специалистов, решивших покинуть страну, возросло почти до 70 тысяч.

Вчера, 16:44
7 минут
Василий Парфенов

Глава государственной корпорации по космической деятельности «Роскосмос» поделился с журналистами некоторыми деталями о проекте национальной космической орбитальной станции. Кроме того, Дмитрий Рогозин сообщил, что с партнерами по Международной космической станции (МКС) начались переговоры о судьбе российского сегмента.

Вчера, 17:18
5 минут
Илья Ведмеденко

По данным осведомленного источника, новейший российский истребитель пятого поколения Су-57 сможет нести во внутрифюзеляжных отсеках более десятка разных беспилотных летательных аппаратов. Для этого самолет пройдет модернизацию.

16 апреля
4 минуты
Илья Ведмеденко

Исследователи установили, что обнаруженный в Баренцевом море объект — погибшая советская субмарина типа «Крейсерская». Это одна из самых больших подлодок СССР периода Второй мировой.

16 апреля
8 минут
Александр Березин

Исследователь из Гарварда проанализировал вероятность полного оледенения всей поверхности — включая экватор — для планет земного типа. Оказалось, это частый сценарий. И он может быть причиной уничтожения всей сложной жизни. Работа показывает неожиданную уязвимость нашей планеты для такого хода событий. По расчетам, в последние 20 тысяч лет Земля прошла буквально в нескольких градусах от полного и постоянного оледенения, исключающего выживание крупных наземных многоклеточных.

15 апреля
14 минут
Василий Парфенов

Новое масштабное журналистское расследование собрало воедино самые вопиющие факты коррупции, махинаций с официальной статистикой и игнорирования пандемии на государственном уровне.

25 марта
36 минут
Александр Березин

Улыбающийся мультимиллиардер планирует понять, насколько эффективно мел в стратосфере защищает планету от солнечного света, и если результат хорош, распылить его там в гигантских количествах. Потенциально это результативная задумка: ученые давно показали, что так можно добиться полного покрытия Земли устойчивыми льдами — вплоть до экватора. Увы, идея Гейтса — плагиат, причем не лучший. Советский исследователь предложил похожее полвека назад с более эффективной серой. Интереснее другое: подобные мероприятия один раз едва не уничтожили человечество. Разбираемся в деталях, а также в том, грозит ли нам повторение.

31 марта
51 минута
Александр Березин

Самый зловещий оружейный проект всех времен и народов — термоядерная торпеда, предназначенная для радиационного поражения огромных площадей и создания искусственного цунами. Никогда до этого ни одна страна даже не заявляла о намерении сделать нечто настолько опасное для живых существ. Поэтому российский проект «Посейдон», обещающий именно это, вызывает бурю эмоций. Однако тщательный технический анализ показывает: в реальности он будет совсем не таким, как об этом пишут в СМИ. Даже если он предназначен для радиационного поражения обширных площадей, оно не будет долгим. А уже через год «омытые» им районы будут абсолютно безопасны. Тем не менее новая система действительно изменит стратегический баланс на планете — но не так, как все думают. Попробуем разобраться в ситуации подробнее.

26 марта
12 минут
Василий Парфенов

Похоже, история с американскими военными и «неопознанными воздушными феноменами» только набирает обороты. Новое расследование раскрыло многократные встречи нескольких кораблей Военно-морского флота Соединенных Штатов с аномально ведущими себя летательными аппаратами. Причем происходило это вне пределов досягаемости для любого коммерческого дрона или иного известного компактного БПЛА.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

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

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: