人工智能能够可靠地发现系外行星上的分子
艺术家对系外行星kelt-11b的印象。图片来源:原文
你知道地球的大气是由什么组成的吗?你可能记得是氧气,也有可能是氮气。在谷歌的帮助下你能够轻而易举地给出一个更精确地答案:78%的氮气、21%的氧气和1%的氩气。然而,在涉及到外大气(太阳系外行星的大气)的组成时,答案便不得而知了。这是个遗憾,因为大气可以指示行星的性质,以及生命是否存在。
由于系外行星非常遥远,探测它们的大气是非常困难的。研究表明,人工智能可能是探索它们的最佳选择——但前提是我们能证明这些算法以可靠、科学的方式思考,而不是欺骗系统。现在,我们发表在《天体物理学杂志》上的新论文,让我们对它们神秘的逻辑有了可靠的认识。
天文学家通常利用凌日法来研究系外行星,其中包括测量当行星从恒星前面经过时恒星发出的光的倾角。如果行星上有大气,它也能吸收非常微小的光。通过在不同波长(光的颜色)观察这一事件,可以在被吸收的星光中看到分子的指纹,形成我们称之为光谱的可识别模式。
如果恒星类似太阳,那么由木星大小的行星的大气层所产生的典型信号只会使恒星的光减少0.01%。地球大小的行星会产生10-100倍的低信号。这有点像从飞机上观察一只猫的眼睛颜色。
未来,詹姆斯·韦伯太空望远镜(JWST)和阿里埃尔太空任务,这两个探测器都将从太空轨道上研究系外行星,它们将为数千个系外大气提供高质量的光谱。虽然科学家对此感到兴奋,但最新研究表明,这可能很棘手。由于大气的复杂性,对一颗凌日行星的分析可能需要几天甚至几周的时间才能完成。
当然,研究人员已经开始寻找替代工具。人工智能以其从大量数据中吸收和学习的能力以及在接受训练后在不同任务上的出色表现而闻名。因此,科学家们试图训练人工智能来预测大气中各种化学物质的丰度。
目前的研究已经证实,人工智能非常适合这项任务。然而,科学家们谨慎而怀疑,为了证明这是真的,他们想要了解人工智能是如何思考的。
窥视黑盒子
在科学中,一个理论或一个工具如果不被理解就不能被采用。毕竟,你不想经历发现系外行星上生命的兴奋,却意识到这只是人工智能的一个"小故障"。坏消息是人工智能不善于解释自己的发现。即使是人工智能专家也很难确定是什么原因导致网络给出一个给定的解释。这一劣势常常阻碍人工智能技术在天文学和其他科学领域的应用。
我们开发了一种方法,可以让我们一瞥人工智能的决策过程。这种方法非常直观。假设人工智能必须确认一幅图像中是否包含一只猫。它可能会通过识别某些特征来做到这一点,比如毛发或脸型。为了理解它引用了哪些特征以及顺序,我们可以模糊猫的部分图像,看看它是否仍然认出它是一只猫。
人工智能如何预测模糊的猫图像。图片来源:原文
这正是我们通过"干扰"或改变光谱区域来探测系外行星的人工智能所做的。通过观察人工智能的预测太阳系外行星分子的丰度变化(比如大气中的水分)每个区域篡改时,我们开始建立一个"照片"的人工智能的思想,比如它的光谱区域用于决定大气中的水分的水平。
我们可以将人工智能突出显示的特征与原始图像结合起来,生成我们所谓的敏感性地图,它列出了人工智能密切关注的区域。图片来源:原文
让我们天文学家放心的是,我们发现一个训练有素的人工智能在很大程度上依赖于物理现象,比如独特的光谱指纹——就像天文学家一样。这也许不足为奇,毕竟,人工智能还能从哪里学习呢?
事实上,当谈到学习,人工智能和厚脸皮的高中生并没有什么不同——它将尽其所能避免困难的方式(如理解复杂的数学概念),并为了得到正确的答案而会找各种捷径(如记忆数学公式而未理解为什么)。
如果人工智能是根据记忆遇到的每一个频谱来做出预测,那将是非常不可取的。我们希望人工智能能从数据中得出答案,并在未知数据上表现良好,而不仅仅针对有正确答案的训练数据。
这个发现为我们窥探所谓的"人工智能黑箱"提供了第一个方法,让我们能够评估人工智能究竟学到了什么。有了这些工具,研究人员现在不仅可以使用人工智能来加速他们对外部大气的分析,而且他们还可以验证他们的人工智能是否使用了众所周知的自然规律。
也就是说,现在就断言我们完全理解人工智能还为时过早。下一步是精确地计算出每个概念的重要性,以及如何将其处理成决策。
这种前景对人工智能专家来说是令人兴奋的,但对我们科学家来说更是如此。人工智能令人难以置信的学习能力源于它从数据中学习一种"表现"或模式的能力——这种技术类似于物理学家为了更好地理解我们的世界而发现自然规律的方式。因此,能够了解人工智能是如何思考的可能会让我们有机会学习新的、未被发现的物理定律。
撰文:Kai Hou (Gordon) Yip、Quentin Changeat
翻译:云楷杰
审校:黄静
引进来源:theconversation
本文来自:中国数字科技馆
骑战传世三职业微变传世御兽合击全新的版本新奇的玩法传世骑战冲锋陷阵谁与争锋,微变的游戏画面,经典的三职业设定,全新的玩法灵兽,角色可以骑乘灵兽一起战斗。每种坐骑的技能也不一样,移动速度也超快,喜欢远程的玩家本可以玩法师,道士,超高
2000价位性能手机推荐你敢信?2000价位手机还能畅玩游戏,简直就是小母牛骑摩托,牛B轰轰啊。第一款一加Ace一块120Hz6。7英寸的定制柔性电竞直屏观感不错,为了杜绝加热现象,一加Ace使用了天玑8
硬刚iPhone14,华为Mate50发布时间曝光,或将和苹果同时进行华为看来真的是要重回巅峰了,新机发布会直接和苹果撞在一起了,真有种硬刚的意味。看来这一次,华为对于Mate50系列还是非常自信的。此前,曝光的iPhone14系列会在9月13日发布
7月手机排行榜小米重新夺回销冠,市占比领先据说,今年iPhone14会与华为Mate50系列同期发布,消息一出一度让手机圈展开了激烈的讨论。苹果党和华为党都按捺不住纷纷站好队伍。这次,苹果和华为终于要正面刚了,本局外人士也
苹果我要把这玩意换成陶瓷的距离9月份只有半个月的时间了,所以看到在热搜频繁看到苹果真的一点都不意外呢不过一则热搜苹果新专利iPhone或有陶瓷机身引起了喵喵的注意。据外媒消息,苹果一项专利显示了一种可用于未
截至目前,盘点今年搭载潜望式长焦的手机1小米12SUltra搭载第一代骁龙8处理器,台积电4nm制程工艺,性能更强,功耗表现也得到大幅度的改善,体验也跃升新高正面是一块6。73英寸的三星E5发光材料的曲面屏,支持2K分
乐视新品Y2Pro手机开箱,开学季家长必选学生机做为一个初中生家长,给孩子选择手机是件很难的事!买个性能好的吧,怕他每天玩游戏耽误学习,直接买老年机吧。有时他们要查学习资料或者上网课也不方便。经过我这几天的比较,我给他买了款乐视
Android13正式发布如果您最近一直密切关注移动领域,您就会知道Google的新Android版本的发布的新闻到处都是。去年,Android12于10月初首次亮相。今年,Android13于今天发布。电
自由之刃新手攻略背包仓库众所周知,背包是在游戏中用于存放一些需要用的道具材料地图爆出的各种物品的一种临时存储功能,有的玩家可能会觉得背包格子不够用,别急,vip系统里每做完一个等级的vip任务会赠
新游推荐大侠传奇火热来袭,快来体验属于你的武侠人生大侠问世,拯救世界受到异次元裂隙的影响,曾经只在小说中活跃的各种大侠和英雄都在各自的大陆中出现。这些小说中的很多人物都被分裂魔化,并且很快就将平行大陆占领,并将对现实发起入侵,这将
输给LGD后,RNG季后赛将会走多远?在8月14日的比赛中,LGD让一追二击败强敌RNG。看完比赛的小编只能说一句LGD可谓是真正的lpl水鬼啊。这一次的击败直接将RNG的复活甲打没,RNG的排名也下降到第四。估计有很
AudioResearchRefCD9SE高级美系胆CD美系高级胆输出CD的代表制品AudioResearchRefCD9SE,出自老牌子的美国胆机厂家AudioResearch(发烧友喜欢简称ARC)。机器还是比较重型的,15公斤,带
小米电视这样买最超值!4步挑出爆款电视小米电视作为电视圈子里物美价廉的首选电视品牌,对于大部分年轻人而言都十分值得入手。不久前推出的小米电视6更被称作年轻人的第一台OLED电视。不过,这几年小米电视型号逐步增多,到底应
为了杀回中国,TCL也很努力有这么一个来自中国广东省的品牌。曾经全球手机销量前五,盛极一时。但由于各种问题,跟不上市场主流,逐渐衰弱。后来,他们推出了主打年轻人群的子品牌机型,希望重振旗鼓。曾经负责华为Mat
9月22日正式发布腾龙506。3详细参数出炉腾龙官宣正在研发50400mmf4。56。3DiIIIVCVXD大变焦镜头的消息已有一段时间了,估计应该有不少朋友在等待这颗镜头正式发布的消息,最近外网有消息透露,这颗镜头可能会在
如何挑选空气净化器?这些知识点需要掌握随着经济水平的提高,人们对健康的愈加重视,不少家庭都购入了空气净化器这一新兴起家电,那么有多少人真正懂得如何挑选空气净化器?空气净化器的数值有什么含义?接下来看完这篇你就能明白。空
USB接口你知道多少一USB的大分类发展到今天,USB接口已经有很多种了,接口外形上可以分为三大类USBTypeAUSBTypeBUSBTypeC二按照体积细分USBTypeA与USBTypeB按照体
原神万叶剧情瑕疵分析万叶和莫娜的秘境,美术很棒,但解谜和秘境设计对我来说没什么惊喜。大世界探索,独立探索了160来个宝箱,全收集是182个,我漏掉的基本是海面的和犄角旮旯的宝箱。后来我观察社区的吐槽意
原神为600原石卷也就卷了,4个矿不至于吧?但满命优菈是真不错原神2。8版本的活动,一开始的那个是真的有点肝。不仅肝,剧情长副本长解密还复杂。一个机关卡牛角尖了,可能就半个小时一个小时过去了。至于活动地图的近200个宝箱,更是让人头大。收集吧
三国志战略版潜龙阵尝试第二篇最近一直在研究用潜龙阵配一些不影响共存的队伍。用过法正张角郝昭的藤甲盾,但是被群弓低兵损吃掉之后,就放弃重组了。正好周边来了个匪可以配合尝试,分别应战吴盾和藤甲太尉之后,发现这一套
云顶之弈质变!玉龙体系3驯龙大师1万输出的蛙妃你心动吗作者NGA化学必修1羁绊介绍1。1驯龙大师每一回合,每个驯龙大师会投喂自身星级x1个小点心给诺姆希,来增加生命值和法术强度。诺姆希的每次升星需要25个小点心!诺姆希造成100额外伤
什么投影仪值得买?辅助孩子上网课的投影仪,真的那么好用吗?在我家大宝近视之前,我从来没想过认真地去研究跟视力保护相关的科学措施。结果真到检查出不可逆的真性近视时,才追悔莫及。医生说可能是上网课时,一头扎在屏幕前,屏幕太小太刺眼,造成视力下