TESS в паре с ИИ: алгоритм ExoMiner++ находит новые экзопланеты

За последние годы такие миссии, как «Кеплер» и TESS, превратили поиск экзопланет из точечной ловли редких удач в систематический «промышленный» сбор данных, породивший океаны информации. В этом цифровом водовороте световых кривых и транзитных сигналов даже самый зоркий человеческий взгляд может упустить слабый след далекой планеты. И здесь на сцену выходит новый, неутомимый и безэмоциональный союзник ученых — искусственный интеллект. В авангарде этого союза — инструмент с открытым кодом ExoMiner, эволюционировавший в более мощную версию ExoMiner++, который уже совершил прорыв, обнаружив сразу 7000 новых планетарных кандидатов. Это история о том, как открытые данные, открытый код и машинное обучение открывают для нас Вселенную с беспрецедентной скоростью и точностью.

Основой современного поиска экзопланет являются транзитный метод и масштабные космические миссии. Телескопы «Кеплер» и TESS, выполнив и продолжая выполнять колоссальный объем наблюдений, создали гигантские публичные архивы данных. Однако ключевой вызов заключался в обработке этого массива: среди сотен тысяч сигналов нужно было отличить истинный транзит планеты перед диском ее звезды от ложных срабатываний, вызванных, например, затменными двойными звездами или шумами аппаратуры.

Именно для решения этой задачи в 2021 году в NASA Ames был создан ExoMiner — система глубокого обучения, которая не ищет планеты «с нуля», а выступает как высокоточный валидатор. Она анализирует уже отобранные кандидаты, обучаясь на огромном массиве проверенных ранее случаев и выявляя тончайшие, неуловимые для человека закономерности в данных. Успех первой версии, подтвердившей 370 экзопланет по данным «Кеплера», привел к закономерному развитию — созданию ExoMiner++.

Новая модель представляет собой качественный скачок. Она обучена на объединенных и совместимых данных двух разных миссий: глубокого, но узкого обзора «Кеплера» и широкоугольного, но менее детального сканирования всего неба TESS. Эта синергия позволила алгоритму стать более универсальным и мощным. В своем первом крупном запуске на данных TESS ExoMiner++ идентифицировал целых 7000 объектов как надежных кандидатов в экзопланеты. Каждый такой кандидат — это мишень для последующих наблюдений наземными и космическими телескопами для окончательного подтверждения.

Философской и практической основой проекта является приверженность НАСА принципам открытой науки. ExoMiner++ распространяется бесплатно через GitHub, а все данные миссий — публичны. Это создает виртуальный цикл ускорения открытий: любой исследователь в мире может использовать совершенный инструмент на актуальных данных, проверять, улучшать и адаптировать его под свои задачи. Как отмечают ученые, такой подход не только повышает воспроизводимость и надежность результатов, но и стимулирует быстрое совершенствование самого программного обеспечения.

Перспективы инструмента и всей методологии исключительно широки. Команда разработчиков трудится над тем, чтобы научить ExoMiner++ не только проверять готовые списки кандидатов, но и самостоятельно находить сигналы в «сырых» данных. Кроме того, на горизонте — новые массивы информации от будущих миссий, таких как космический телескоп «Нэнси Грейс Роман». Его данные, также открытые, предоставят десятки тысяч новых транзитов для анализа. Опыт и архитектура ExoMiner заложат основу для инструментов, которые будут исследовать этот грядущий поток информации.