Ένας αλγόριθμος που «κυνηγά» εξωπλανήτες

Ένας αλγόριθμος που «κυνηγά» εξωπλανήτες
NASA

«Ένα στα 200 αστέρια έχει κατοικήσιμους πλανήτες σαν τη Γη που το περιβάλλουν. Στον γαλαξία μας, μισό δισεκατομμύριο αστέρια έχουν πλανήτες σαν τη Γη γύρω τους. Έτσι, όταν κοιτάζουμε τον νυχτερινό ουρανό, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι κάποιος μας κοιτάζει πίσω». Η φράση ανήκει στον διάσημο θεωρητικό Φυσικό Μίτσιο Κάκου και απλά περιγράφει το υπαρκτό ενδεχόμενο να μην είμαστε τόσο τρομακτικά μόνοι όσο νομίζουμε.

Στην  προσπάθεια να εντοπίσουμε εξωπλανήτες που δυνητικά θα μπορούσαν να φιλοξενούν κάποια μορφή ζωής έρχεται να μας συνδράμει ένας απροσδόκητος σύμμαχος. Πρόκειται για έναν αλγόριθμο μηχανικής μάθησης που ανέπτυξαν επιστήμονες του Πανεπιστημίου του Γουόργουικ και ήδη επιβεβαίωσε την ύπαρξη 50 εξωπλανητών, που είχαν ξεγλιστρήσει από τα ανθρώπινα μάτια.

Τα αποτελέσματα της έρευνας παρουσιάστηκαν σε άρθρο που δημοσιεύτηκε στην επιστημονική επιθεώρηση  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society και σύμφωνα με τη σχετική ανακοίνωση του πανεπιστήμιου ήταν η πρώτη φορά που έλαβε χώρα διαδικασία «ξεψαχνίσματος» με τη βοήθεια Τεχνητής Νοημοσύνης.

Ο εντοπισμός ενός εξωπλανήτη είναι μια εξαιρετικά απαιτητική διαδικασία με αμφίβολο αποτέλεσμα. Σε αντίθεση με τα αστέρια, οι πλανήτες είναι ετερόφωτα ουράνια σώματα. Κατά συνέπεια η φωταύγειά τους είναι πολύ αδύναμη. Αυτό δεν είναι πρόβλημα όταν μελετάμε τους πλανήτες του Ηλιακού Συστήματος αφού βρίσκονται στη γειτονιά μας, πολύ κοντά σε αστρική κλίμακα, και μπορούμε να τους διακρίνουμε ακόμα και με γυμνό μάτι. Όταν, όμως, οι επιστήμονες αναζητούν αχνές κουκίδες, χιλιάδες έτη φωτός μακριά, τα πράγματα αλλάζουν και το διαστρικό σκοτάδι επιβάλει τη θέλησή του.  

Οι έρευνες για εξωπλανήτες «χτενίζουν» τεράστιους όγκους δεδομένων για ίχνη πλανητών που διέρχονται ανάμεσα στο τηλεσκόπιο και το άστρο τους. Πρόκειται για μέθοδο γνωστή ως transiting (διέλευση) και προκαλεί μια πτώση στη φωτεινότητα του άστρου, μια θαμπάδα. Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η θαμπάδα μπορεί να προκληθεί και από άλλους παράγοντες, όπως ένα άστρο ή ένα νέφος αερίων και σκόνης. Αυτά είναι τα «false positives» που οι επιστήμονες πρέπει να πετάξουν, αναλύοντας έναν ωκεανό δεδομένων.

Οι μηχανικοί από τα Τμήματα Φυσικής και Υπολογιστικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Γουρόγουικ και του Ινστιτούτου Άλαν Τούρινγκ, συνέθεσαν έναν αλγόριθμο που μπορεί να ξεχωρίζει τους πραγματικούς από τους μη πραγματικούς πλανήτες, μέσα από δείγματα χιλιάδων υποψηφίων, τους οποίους έχουν εντοπίσει τα διαστημικά τηλεσκόπια Kepler και TESS.

Αρχικά ο αλγόριθμος τροφοδοτήθηκε με δύο μεγάλα δείγματα ήδη επιβεβαιωμένων πλανητών και «false positives» του Kepler. Στη συνέχεια «αυτοεκπαιδεύτηκε» ώστε να εμπεδώσει τη μέθοδο διαχωρισμού. Σαν μαθητής που αφού διαβάσει βασικές αρχές γεωμετρίας, γνωρίζει στη συνέχεια πως να υπολογίσει το εμβαδόν μιας επιφάνειας. Στην τελική φάση οι ερευνητές «έριξαν» τον αλγόριθμο σε μια βάση δεδομένων με ανεπιβεβαίωτους υποψηφίους. Αποτέλεσμα; Σε σύντομο χρόνο ο αλγόριθμος υπέδειξε 50 νέους επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες.

Πρόκειται για ουράνια σώματα με μέγεθος που κυμαίνεται από τη Σελήνη μέχρι τον Ποσειδώνα. Το επόμενο βήμα είναι το φιλτράρισμα και άλλων βάσεων δεδομένων, ώστε ο αλγόριθμος να δει αυτό που εμείς αγνοούσαμε...