Ученые из Университета Берна создали модель искусственного интеллекта, которая позволяет прогнозировать структуру планетных систем и выявлять потенциально существующие экзопланеты, не обнаруженные ранее. Исследованием руководили Янн Алибер и Сара Маркеш из Национального центра компетенций в области исследований PlanetS и Центра космоса и обитаемости CSH, а также Жанна Даву, ныне работающая в Немецком аэрокосмическом центре в Берлине. Данный инструмент построен на базе архитектуры Transformer, аналогичной той, что применяется в масштабных языковых моделях, например, в чат-ботах и программах для создания текста.
Эта разработка основана на так называемой Бернской модели — комплексе программ, создаваемом в Университете Берна на протяжении более чем двадцати лет для числового моделирования формирования планетных систем. Несмотря на высокую точность этой модели, даже при использовании современных суперкомпьютеров вычисления занимают от нескольких дней до недели. Новый метод применяет искусственный интеллект для создания симуляций всего за несколько секунд, что обеспечивает скорость в миллион раз выше.
Модель прошла обучение на основе десятков тысяч численных симуляций, ранее выполненных в Берне. Авторы применяют лингвистическую аналогию, представляя планетную систему как ряд планет: зная параметры внутренних, удаётся спрогнозировать характеристики внешних. Представленные на конференции Fast Machine Learning for Science в Цюрихе и на встрече EPSC-DPS 2025 в Хельсинки результаты показывают, что модель способна создавать реалистичные системы, соответствующие данным, полученным с помощью традиционного моделирования.
Вместо того чтобы рассчитывать эволюцию каждого небесного тела детерминированным способом, искусственный интеллект анализирует статистические связи между свойствами планет в пределах одной системы. Используя новый метод, ИИ создает последовательность планет, начиная с тех, что находятся ближе всего к звезде, применяя принципы предсказания, аналогичные тем, что используются в языковых моделях для завершения предложений. В ходе проверки на реальной системе, состоящей из трех планет, модель смогла воссоздать характеристики второй и третьей планет, имея информацию только о первой.
Искусственный интеллект, созданный в Берне, уже в скором времени найдет применение на практике. Европейское космическое агентство запланировало запуск миссии PLATO в 2026 году с целью выявления тысяч новых экзопланет, в том числе похожих на Землю. Однако на первом этапе миссия сосредоточится на обнаружении планет, находящихся ближе к своим звёздам. С помощью новой модели искусственного интеллекта станет возможной оценка потенциала частично исследованной планетной системы в отношении наличия дополнительных, возможно, обитаемых планет, что позволит более эффективно использовать время наблюдений. В ближайшие годы ученые планируют усовершенствовать модель, добавив в неё информацию о других характеристиках планет, включая их состав и потенциал для поддержания жизни.
По словам Янна Алиберта, данная работа является логическим продолжением исследований, которые начались более двух десятилетий назад. Искусственный интеллект не отменяет необходимость физических моделей для учёных, однако делает их использование более удобным и результативным, что способствует укреплению связей между наукой о данных и астрофизикой.