L’intelligence artificielle pourrait prédire l’avenir des systèmes planétaires

Vous êtes-vous déjà demandé la durée de vie d’une planète ? De notre système solaire ? Ou est-ce que comme nous, il ne vous est pas venu une seconde à l’esprit que les planètes pouvaient aussi disparaître ou que leur structure pouvait s’affaiblir au fil des années ? D’accord, des milliards d’années mais se détériorer quand même ? Et si oui, quel système planétaire avait plus de chances de survivre ? Des chercheurs de Princeton ont creusé ces questions.

La stabilité orbitale : Un mystère qui a traversé les époques

La stabilité orbitale est un sujet que des astronomes ont tenté de comprendre depuis longtemps. Isaac Newton en faisait d’ailleurs partie et les recherches sur le sujet ont même été à l’origine de plusieurs théories mathématiques, rapporte Phys.org, dont la théorie du chaos. Néanmoins, selon Daniel Tamayo, chercheur en sciences astrophysiques à Princeton et boursier du programme Hubble de la NASA, la prédiction et le calcul des configurations spatiales qui pourraient mener à des collisions est « un problème à la fois fascinant et difficile » car les astronomes doivent prendre en compte et calculer les déplacements de plusieurs planètes sur plusieurs milliards d’années.

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Au fil du temps, aucun scientifique n’a encore découvert le moyen de prédire théoriquement des configurations stables et les astronomes d’aujourd’hui doivent toujours se référer aux calculs bien qu’ils ont désormais à disposition des superordinateurs pour accélérer leurs calculs.

L’apprentissage automatique pour faciliter les calculs

Justement, Tamayo a découvert qu’il pourrait accélérer ces processus de calculs en « combinant des modèles simplifiés d’interactions dynamiques de planète avec des méthodes d’apprentissage automatique ». Ce qui aurait pour effet que des calculs qui auraient auparavant pris des dizaines de milliers d’heures peuvent désormais s’effectuer en quelques minutes.

Selon le scientifique, il existe de nombreuses configurations orbitales possibles mais elles ne sont pas toutes stables. Des configurations théoriquement possibles pourraient ainsi se détériorer en quelques millions d’années. Or, les chercheurs veulent justement écarter ces « instabilités rapides ».

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SPOCK pourrait aider les scientifiques à y voir plus clair

Dans cette étude publiée dans Proceedings of the National Academy of Sciences, Tamayo, l’auteur principal ainsi que les co-auteurs, Miles Cranmer, David Spergel et Charles Young, ont choisi de simuler une configuration donnée pour 10.000 orbites et ont entraîné un algorithme d’apprentissage automatique pour prédire les configurations stables. Tamayo explique ainsi que :

Nous ne pouvons pas catégoriquement dire que : « Ce système sera OK mais celui-ci va bientôt exploser ». Le but est plutôt d’exclure toutes les possibilités instables qui seraient déjà entrées en collision et ne pourraient pas exister à l’heure actuelle pour un système donné. Nous avons appelé le modèle SPOCK en partie parce qu’il détermine si les systèmes vivront longtemps et prospéreront. Cette nouvelle méthode fournira une fenêtre plus claire sur les architectures orbitales des systèmes planétaires au-delà du notre.

Bien que Tamayo et ses collègues avertissent qu’ils n’ont pas résolu le problème de la stabilité planétaire, SPOCK – Stability of Planetary Orbital Configurations Klassifier – pourra déjà identifier les instabilités rapides dans les systèmes compacts et pourra déterminer la stabilité à long terme des configurations planétaires 100.000 fois plus rapidement que les méthodes précédentes.