人工智能预测哪一个行星系统会比现在快10万倍

　　为什么行星碰撞不更频繁？行星系统——比如我们的太阳系或围绕其他恒星的多行星系统——是如何组织起来的？在所有可能的行星轨道运行方式中，有多少种配置会在恒星生命周期的数十亿年中保持稳定？

　　拒绝大范围的不稳定可能性——所有可能导致碰撞的配置——将会留下围绕其他恒星的行星系统的更清晰的视图，但这并不像听起来那么容易。

　　美国国家航空航天局哈勃太空望远镜研究项目的普林斯顿天体物理学研究员丹尼尔·塔马约说:“将稳定构型和不稳定构型区分开来是一个有趣而又极其困难的问题。”为了确保一个行星系统是稳定的，天文学家需要计算数十亿年来多个相互作用的行星的运动，并检查每个可能的构型的稳定性——这在计算上是一项令人望而却步的任务。

　　自艾萨克·牛顿以来，天文学家们一直在努力解决轨道稳定性问题，但尽管这场斗争促成了许多数学革命，包括微积分和混沌理论，但没有人找到从理论上预测稳定构型的方法。现代天文学家仍然不得不“强力”计算，尽管是用超级计算机而不是abaci或计算尺。

　　Tamayo意识到他可以通过将行星动力学相互作用的简化模型与机器学习方法相结合来加速这个过程。这允许快速消除大量不稳定的轨道配置——原本需要数万小时的计算现在可以在几分钟内完成。他是《美国国家科学院院刊》上一篇详细介绍该方法的论文的主要作者。合著者包括研究生迈尔斯·克兰默和大卫·斯珀格尔，普林斯顿大学1897年荣誉退休的查尔斯·a·扬天文学教授。

　　对于大多数多行星系统来说，根据目前的观测数据，有许多轨道配置是可能的，但并非所有的都是稳定的。许多理论上可能的构型会“很快”——也就是说，在不到几百万年的时间里——变得不稳定，形成一团交叉的轨道。目标是排除那些所谓的“快速不稳定性。”

　　Tamayo说:“我们不能明确地说‘这个系统会好起来的，但是那个系统很快就会爆炸’。”“相反，我们的目标是，对于一个给定的系统，排除所有不稳定的可能性，这些不稳定的可能性可能已经发生碰撞，并且在今天不可能存在。”

　　塔玛约的模型不是模拟十亿个轨道的给定配置——传统的强力方法需要大约10个小时——而是模拟一万个轨道，只需要几分之一秒。从这个简短的片段中，他们计算出了10个概括的度量标准来捕捉系统的共振动力学。最后，他们训练一个机器学习算法，从这10个特征中预测如果让它继续运行到10亿个轨道，配置是否会保持稳定。

　　Tamayo说:“我们称之为SPOCK模型——行星轨道构型的稳定性——部分是因为该模型决定了系统是否能‘长寿并繁荣’。”

　　SPOCK确定行星构型的长期稳定性比以前的方法快100，000倍，打破了计算瓶颈。Tamayo警告说，虽然他和他的同事们还没有“解决”行星稳定性的一般问题，但是SPOCK确实可靠地识别了紧凑系统中的快速不稳定性，他们认为这是试图进行稳定性约束表征的最重要的。