Метод машинного навчання дозволив значно скоротити час та обсяги розрахунків нестабільності різних конфігурацій планет.
Чому планети відносно рідко стикаються одна з одною? Як формуються і стабілізуються планетні системи? Які з можливих конфігурацій цих систем найбільш стабільні? Відповіді на ці питання дозволять астрофізикам дізнатися багато нового про наш Всесвіт і зрозуміти, як він буде розвиватися надалі.
Визначення стабільних і нестабільних конфігурацій планетних систем — захоплююча, але гранично складна проблема. Щоб переконатися, що система стабільна, вчені повинні розрахувати рухи декількох взаємодіючих планет протягом мільярдів років і перевіряти стійкість кожної з можливих конфігурацій. Обсяг обчислень, необхідних для рішення такої задачі, нереально уявити.
Вчені боролися з цією проблемою ще з часів Ісаака Ньютона, але дотепер так і не знайшли способу достовірно передбачати стабільні конфігурації орбіт в планетних системах. Американські вчені під керівництвом Даніеля Тамайо з Прінстонського університету знайшли спосіб прискорити такі обчислення завдяки використанню спрощених моделей динамічної взаємодії небесних тіл і методів машинного навчання.
Новий підхід дозволяє пропускати обчислення на великій кількості завідомо нестабільних конфігурацій. Тепер розрахунки, які раніше займали десятки тисяч годин, можна провести за лічені хвилини на досить потужній техніці. Стаття про це викладена на порталі ArXiv.org у вигляді препринти.
Більшість конфігурацій планет досить швидко — протягом мільйонів або десятків мільйонів років — дестабілізуються, перетворюючись у хаотичне переплетення орбіт. Завдання авторів роботи полягала в тому, щоб виключити як можна більше таких конфігурацій.
Модель, розроблена вченими, замість мільярди різних орбіт генерує лише близько 10 тисяч планетних траєкторій. З цього набору обчислюють десять зведених показників, що відображають резонансну динаміку системи. Потім алгоритм машинного навчання на основі цих показників вчать передбачати, чи залишиться конфігурація стабільною при масштабуванні на більшу кількість орбіт.
Хоча новий алгоритм не вирішує проблему стабільності планетних орбіт в цілому, він надійно ідентифікує нестабільні комбінації в компактних системах і дає можливість проводити обчислення в десятки тисяч разів швидше, ніж раніше.
Натхнення: naked-science.ru