Minh họa về Máy dò Kepler của NASA. Tàu thăm dò được phóng vào năm 2009 để tìm kiếm các hành tinh ngoài hệ mặt trời. Minh họa: WENDY STENZEL, TRUNG TÂM NGHIÊN CỨU AMES / NASA
Tác giả: Nadia Drake
Lần đầu tiên trong thiên văn học, các nhà khoa học đã đào tạo trí tuệ nhân tạo để sàng lọc lượng dữ liệu khổng lồ được thu thập bởi kính viễn vọng và kết quả thực sự đã phát hiện ra một hành tinh hoàn toàn mới.
Hành tinh mới được phát hiện, có tên mã là “Kepler-90i”, đã ẩn trong dữ liệu thu thập được từ các máy dò Kepler của NASA. Hành tinh này, cách Trái đất khoảng 2.500 năm ánh sáng, quay quanh một ngôi sao với bảy hành tinh khác. Do đó, hệ thống Kepler-90 có nhiều điểm tương đồng với hệ mặt trời của chúng ta.
“Kepler đã chứng minh giống như chúng ta rằng hầu hết các ngôi sao đều có hành tinh”, Paul Hertz của NASA phát biểu tại một cuộc họp báo công bố khám phá này. Hôm nay, Kepler đã xác nhận rằng các ngôi sao, giống như hệ mặt trời của chúng ta, có một nhóm hành tinh khổng lồ.
Vài ngày trước buổi họp báo, sự cuồng tín của giới truyền thông có thể đã phát hiện ra sự sống ngoài Trái Đất. Không có gì ngạc nhiên khi tin tức này hoàn toàn không đáng tin cậy, nhưng nó chứng minh rằng máy học có thể giúp chúng ta tìm hiểu thêm về hành tinh thú vị có khả năng xuất hiện trong toàn bộ thiên hà.
Tìm kiếm trong biển sao
Tàu thăm dò Kepler, được phóng vào năm 2009, đã quan sát một phần nhỏ gồm 150.000 ngôi sao trên bầu trời trong suốt bốn năm. Nhiệm vụ của nó là tìm kiếm những vật cản nhỏ đối với các ngôi sao khi hành tinh đi qua trước ngôi sao. Khi các nhà khoa học tìm thấy những tín hiệu nhỏ như vậy trong dữ liệu của họ, họ có thể tính ra kích thước của một hành tinh và khoảng cách của nó so với ngôi sao mẹ.
Cho đến nay, các máy dò Kepler đã xác nhận 2525 hành tinh và nhiều hành tinh khác sẽ được phát hiện trong dữ liệu của chúng. Tuy nhiên, không dễ để xác nhận một hành tinh. Đối với con người, việc chải thủ công một lượng lớn dữ liệu Kepler là một nhiệm vụ bất khả thi, vì những dữ liệu này chứa khoảng 10 quỹ đạo hành tinh tiềm năng. Ngoài ra, ánh sáng của các ngôi sao yếu đi, không nhất thiết là tất cả các hành tinh đều như vậy: các vết đen mặt trời, các ngôi sao đôi và các thiên thể khác có khả năng có cùng tác dụng như các hành tinh để che phủ các ngôi sao.
Vì lý do này, Chris Shallue thuộc bộ phận trí tuệ nhân tạo của Google đã quyết định sử dụng mạng nơ-ron để giải quyết vấn đề này. Trước đây, phương pháp học máy đã được sử dụng để sàng lọc và phân loại dữ liệu Doppler, tuy nhiên, mạng nơ-ron của Shallue có thể cung cấp các thuật toán mạnh mẽ hơn.
Shallue cho biết: “Khi tôi biết rằng các máy dò Kepler thu thập được rất nhiều dữ liệu đến mức các nhà khoa học không thể chỉ dựa vào các đánh giá thủ công, tôi muốn sử dụng mạng nơ-ron trong thiên văn học. Ý tưởng của chúng tôi là sử dụng công nghệ này trong các ngôi sao, dạy hệ thống máy học cách phân biệt các hành tinh xung quanh các ngôi sao xa xôi.”
Mở ra một góc nhìn mới về quan sát
Như tên gọi của nó, mạng nơ-ron được xây dựng dựa trên hoạt động của não người. Con người có thể huấn luyện mạng nơ-ron để nhận dạng và phân loại các thứ, chẳng hạn như điều gì phân biệt chó với mèo. Cuối cùng, sau khi xem xét đủ số mẫu, máy tính có thể tự phân loại mèo và chó.
Shallue đã đào tạo một mạng nơ-ron để nhận dạng “dấu vân tay” độc đáo của hành tinh. Ông đã trích xuất 15.000 đặc điểm hành tinh thực tế từ cơ sở dữ liệu Kepler và cho phép hệ thống mạng nơ-ron phân biệt sự khác biệt giữa tín hiệu của một hành tinh thực sự và tín hiệu được ngụy trang thành một hành tinh.
Sau đó là giai đoạn xác minh thực tế. Shallue và Andrew Vanderburg của Đại học Texas đã để hệ thống kiểm tra kỹ lưỡng 670 ngôi sao được biết là có hành tinh vì có thể có nhiều hành tinh hơn xung quanh những ngôi sao này.
Sau đó, họ đưa vào hệ thống các tín hiệu không đủ mạnh và con người không thể xử lý được. Trong các tín hiệu này, hệ thống mạng nơ-ron đã xác định được hai hành tinh mới. Kết quả đã được công bố trên Tạp chí Thiên văn học.
Shallue cho biết: “Tín hiệu của hai ngôi sao này rất yếu và mọi cuộc tìm kiếm trước đây đều bỏ sót chúng”.
Vẫn cần phải khám phá những khu vực mới
Một trong những hành tinh là “Kepler-80g”, hành tinh thứ sáu được biết đến trong thiên hà này. Kepler-80g có kích thước bằng Trái Đất và mất 14,6 ngày để quay quanh ngôi sao mẹ của nó, trong khi ngôi sao mẹ của nó nhỏ hơn và đỏ hơn Mặt Trời của chúng ta.
Mạng nơ-ron cũng tìm ra “Kepler-90i”. Hành tinh này, lớn hơn Trái Đất một chút, mất hai tuần để hoàn thành một vòng quay. Đây là hành tinh đá thứ ba được tìm thấy trong thiên hà chủ của nó, trong khi ngôi sao mẹ của nó lớn hơn và nóng hơn một chút so với mặt trời của chúng ta. Bên trong Kepler-90i, có hai hành tinh nhỏ hơn, trong khi các hành tinh quay bên ngoài lớn hơn nhiều.
Những hành tinh này rất lớn, nhưng tất cả đều “lách cách” với nhau: khoảng cách giữa tám hành tinh và ngôi sao mẹ của chúng giống như khoảng cách từ Trái Đất.
Vanderburg cho biết: “Tôi không muốn đến một nơi như Kepler-90i, nơi bề mặt có khả năng rất nóng và chúng tôi tính toán rằng nhiệt độ trung bình ở đó khoảng 427 độ C.”
Ông cũng nói thêm rằng có thể có nhiều hành tinh khác được phát hiện trên Kepler-90. Ông và Shallue có kế hoạch nhập toàn bộ dữ liệu của Kepler vào hệ thống mạng nơ-ron và xem điều gì sẽ xảy ra.
Tuy nhiên, không cần phải lo lắng về máy tính thay vì các nhà thiên văn học.
Jessie Dotson của NASA cho biết: “Không bao giờ loại trừ khả năng công việc này phải do các nhà thiên văn học thực hiện và trước tiên bạn cần có phân loại ban đầu để đào tạo máy học trước khi nó có thể xử lý nhiều tín hiệu hơn con người”.
