Искусственный интеллект предскажет шансы планетных систем на «выживание» — Naked Science
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.
5 часов назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

Вчера, 15:39
5 минут
Илья Ведмеденко

Специалистам «Роскосмоса» удалось запустить основные двигатели нового модуля «Наука». Ранее сообщалось о технических неполадках, возникших после старта.

5 часов назад
48 минут
Александр Березин

До массовой термоядерной энергетики 20 лет — и всегда будет 20 лет. Это незатейливая шутка сама стала старой еще 20 лет назад. Общество расстраивается от того, что термояд все никак не могут вывести на промышленный уровень. И лишь Илон Маск считает, что термоядерный реактор вовсе не нужен. Внимательный анализ показывает, что он прав. Даже если все технические проблемы термоядерной энергетики чудесным образом разрешатся, у нее не будет шансов вытеснить конкурентов. Как так вышло, и что тогда спасет человечество от энергетического кризиса?

Вчера, 11:36
68 минут
Ольга Иванова

Своими корнями история Армении уходит в глубокую древность и неразрывно связана с историей всего Древнего мира. Но зачастую, зная в деталях историю Рима и Древней Греции, мы в гораздо меньшей степени осведомлены о событиях, происходивших в Античное время в Армении, оказавшейся на перекрестке цивилизаций Запада и Востока. В силу многих причин она не попала в должном объеме в учебники и незнакома тем, кто интересуется историей. Попытаемся хоть немного исправить эту несправедливость.

21 июля
4 минуты
Сергей Васильев

До сих пор было неизвестно, могут ли плоды передавать сигналы материнскому растению, но опыты, поставленные на томатах, показали, что это действительно происходит.

13 июля
5 минут
Ольга Иванова

Международная команда ученых идентифицировала ДНК из почвы в грузинской пещере. Благодаря этому исследователям удалось восстановить геном человека возрастом 25 тысяч лет, не имея никаких скелетных останков.

8 июля
7 минут
Василий Парфенов

Подросток из бельгийского города Остенде стал вторым самым юным обладателем высшего образования в обозримой истории. Он с отличием окончил курс физики в Антверпенском университете и теперь собирается защитить магистерскую степень, а затем и докторскую диссертацию в этой области. Цель у него простая и понятная: увеличение продолжительности жизни человека вплоть до полного бессмертия за счет замены частей тела и органов механическими или искусственными.

11 июля
28 минут
Александр Березин

Еще год назад почти все были уверены, что эпидемия быстро закончится. Ведь научные исследования говорили: иммунитет переболевших очень сильный, а повторные заболевания крайне редки. Российские власти все еще верят в это: глава Роспотребнадзора Анна Попова утверждает, будто повторно болеет только 1%. От этого в России до сих пор ждут достижения «группового иммунитета» осенью — и, разумеется, снятия ковидных ограничений. К сожалению, это пустые надежды. Данные из других стран вообще не показывают реальной возможности достичь группового иммунитета за счет переболевших. Разбираемся в деталях.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
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: