Искусственный интеллект научили предсказывать наличие неизвестных планет в далёких системах
Исследовательская группа из Университета Берна разработала модель искусственного интеллекта, способную предсказывать архитектуру планетных систем и определять наличие ещё не открытых экзопланет. Работа была проведена Янном Алибером и Сарой Маркеш из Национального центра компетенции в исследованиях PlanetS и Центра космоса и обитаемости CSH, а также Жанной Даву, которая сейчас работает в Немецком аэрокосмическом центре в Берлине. Этот новый инструмент основан на архитектуре Transformer, той самой, что используется в больших языковых моделях, подобных тем, что работают в чат-ботах и инструментах для генерации естественного языка.
Данная инновация является развитием так называемой Бернской модели — набора программ, разрабатываемого в Университете Берна на протяжении более двадцати лет для численного моделирования формирования планетных систем. Хотя эта модель чрезвычайно точна, даже на современных суперкомпьютерах её вычисления занимают дни или недели. Новый же подход использует искусственный интеллект для генерации симуляций за считанные секунды, что делает его в миллион раз быстрее.
Модель была обучена на десятках тысяч ранее проведённых в Берне численных симуляций. Используя аналогию с лингвистическими предложениями, авторы рассматривают планетную систему как последовательность планет: зная параметры внутренних планет, можно предсказать характеристики внешних. Результаты, представленные на конференции Fast Machine Learning for Science в Цюрихе и на встрече EPSC-DPS 2025 в Хельсинки, демонстрируют способность модели генерировать правдоподобные системы, которые согласуются с результатами, полученными с помощью классического моделирования.
В отличие от детерминистического расчета эволюции каждого небесного тела, искусственный интеллект изучает статистические взаимосвязи между свойствами планет внутри одной системы. В новом подходе ИИ генерирует последовательность планет, начиная с тех, что ближе к звезде, используя те же принципы предсказания, что и языковые модели для дополнения предложений. В тесте на реальной системе из трёх планет модель смогла восстановить характеристики второго и третьей планеты, зная только первую.
Разработанный в Берне искусственный интеллект имеет конкретные практические применения уже в ближайшем будущем. Европейское космическое агентство планирует запуск миссии PLATO в 2026 году с целью обнаружения тысяч новых экзопланет, в частности аналогов Земли. Однако на начальных этапах миссия сначала будет обнаруживать планеты, расположенные ближе к своим звёздам. Благодаря новой модели ИИ можно будет оценить, может ли частично изученная система содержать дополнительные потенциально обитаемые планеты, что позволит оптимизировать доступное время для наблюдений. В ближайшие годы исследователи намерены расширить модель, чтобы включить в неё другие планетные свойства, такие как состав и потенциальная обитаемость.
Как отметил Янн Алиберт, эта работа представляет собой естественное продолжение деятельности, начатой более двадцати лет назад. Для учёных искусственный интеллект не заменяет физические модели, но делает их более доступными и эффективными, открывая перспективы для всё более тесной интеграции науки о данных и астрофизики.