国台学术报告总结：人工智能寻找宜居区的行星

本系列是根据国家天文台苟利军研究员所做的学术报告总结发布。

苟利军研究员是国家天文台引进的青年千人研究员，恒星级黑洞爆发现象创新团组首席，曾任职于美国哈佛大学天体物理研究中心。他经常参与国台的学术报告，并且将其总结后在朋友圈介绍。经过本人同意后，在此转发。

本文转发的是12月19日下午的报告，是由来自于美国佛罗里达大学的葛健教授所做，报告的主题是利用人工智能寻找宜居区的行星。

报告的开始介绍了行星探测方面的一些基本知识，包括测量的一些基本方法和所取得一些进展，之后更为介绍了他自己在观测方面所做的努力，最开始的时候他自己主要是做仪器，通过私人募捐，现在他自己已经有了一个口径1米的私人望远镜，利用自己的视向速度探测设备（按照报告中所说，达到了0.3m/s，比其它的设备要稳定很多），他现在在开展一个称之为达摩行星巡天计划（DPS），准备对太阳附近几十个pc范围内的亮恒星周围的行星进行搜寻。说道巡天，那就意味着大数据，所以如果再使用简单的人力去处理，那将是非常费时而且没有效率，所以目前最为流行的就是利用机器学习，尤其是深度学习，目前使用较多的是谷歌的tensorflow包，通过设置层数（filter）和利用原有的数据训练之后，就可以对新的数据进行人工智能的处理。之所以称之为人工智能，尽管也是算法，但是这种算法最终的处理方式非常类似于人类大脑neuron的处理方式。仅仅简单的几行代码，就可以得到高效的处理结果。佛罗里达大学加入了一个big learning的中心，不仅包含了一些计算机强校，也有很好的计算设施。葛健教授目前将深度学习的方法应用于好多的研究方向上，比如寻找SDSS中的吸收线，判断望远镜是否适合于观测，寻找可能的视向速度的行星信号等等。

（以上为苟利军原文，以下图片来自其朋友圈发布，注释来自小林）

报告现场

以下图片来自报告幻灯片

自1989年以来对新系外行星探测的主要方法。数据来自网站exoplanet.eu（这是一个系外行星数据库网站）

截止2017-7-24，一共3633颗系外行星被证认，测光方法2727颗，多普勒效应（视向速度法）719颗，直接影像87颗，微引力透镜效应58颗，凌日时间变分法24颗。

（以上方法的详细介绍我就偷懒了，等改天有空了再说）

主要的进行多普勒效应（光谱视向速度法）探测系外行星的地面望远镜。

右上角：太阳光谱，来自美国国家光学天文台（National Optical Astronomical Observatory，NOAO）基特峰观测站（Kitt Peak National Observatory，KPNO）McMath-Pierce太阳望远镜，这个图是太阳光谱最著名的一张渲染图。目前该望远镜由于过于老旧，已经关停。

上排从左到右：

ESO（欧洲南方天文台）3.6米望远镜，探测精度约1米每秒，智利；

10米凯克望远镜，精度约2米每秒，美国夏威夷莫纳亚克山；

麦克唐纳2.7米望远镜，约5米每秒；

中排：霍比-埃伯利望远镜（Hobby-Eberly Telescope，缩写为HET），口径为9.2米，精度约4米每秒，美国加州；

下排从左到右：

利克天文台3米望远镜，6米每秒，美国加州；

伽利略望远镜，3.5米，约1米每秒，西班牙；

Haute-Provence望远镜，1.9米，2米每秒，法国；

英-澳望远镜，3.8米，约4米每秒，澳大利亚赛丁泉。

大学习中心介绍，主任Andy李，其他懒着翻了

利用神经网络进行数据学习的流程

用于探测类星体窄吸收线的深度神经网络结构

备注：本张以及以下应该是他们中心在天文领域使用神经网络学习的一个例子

类星体镁二吸收双线（2796埃和2803埃）的深度神经网络搜寻

注：这里面基本上每个词都可以写一整段注释，看不懂的就跳过吧，我实在懒着写了，等改天有空了扩展吧……

深度学习在观测策略安排上的应用

左下角图是亚利桑那大学斯图尔德天文台莱蒙山观测站（Steward Observatory, The University of Arizona, Tucson, AZ, USA）的天空监视相机画面。他们和Steward合作，对来蒙山的望远镜观测计划进行智能化安排。

（那啥，为啥我这么熟悉呢，因为我现在就在Steward的Bok望远镜的观测室里一边观测一边编辑这篇文章。）

深度神经网络在系外行星视向速度法证认中的作用

解说一下：系外行星，全称是太阳系外行星系统，也就是围绕其他恒星转的行星。目前探测的方法很多，但是最终的确认目前基本上是依靠所谓视向速度法，也就是我们的望远镜盯着恒星观测，记录它的运动速度。如果一颗恒星有行星，那么行星围绕恒星公转的时候，有“离心力”，于是会引起宿主恒星的有规律的震动，这个震动会引起恒星的运动速度变化。前面图中标注的各个望远镜的探测精度，就是说这些望远镜能够探测到的恒星的运动速度变化的精度。

当然了，图中列举出的并不是全部的望远镜，也不是目前我们天文技术探测的极限，实际上的极限可以达到厘米每秒的级别。

这场报告，应该是针对最近发现的开普勒90i这颗系外行星的。