ปลายปี 2017 NASA ประกาศการค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่ชื่อ Kepler-90i โคจรรอบดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากโลกราวสองพันห้าร้อยปีแสง การค้นพบนี้ทำให้ระบบดาว Kepler-90 มีดาวเคราะห์ที่รู้จักแปดดวง เท่ากับระบบสุริยะของเรา ที่น่าตื่นเต้นกว่านั้นคือ ผู้ที่ชี้ให้เห็นดาวดวงนี้ไม่ใช่นักดาราศาสตร์ที่นั่งมองข้อมูลทีละบรรทัด แต่เป็นโครงข่ายประสาทเทียมที่วิศวกรของ Google ร่วมพัฒนากับนักดาราศาสตร์
ผมเล่าเรื่องนี้ให้หลานสาวฝั่งภรรยาวัยสิบสองฟัง ระหว่างนั่งรอคิวส่องกล้องโทรทรรศน์ในงานเปิดหอดูดาวของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติที่เชียงใหม่ คืนนั้นฟ้าเปิด เห็นดาวพฤหัสบดีกับดวงจันทร์บริวารสี่ดวงเรียงกันเป็นจุดเล็กๆ
เธอถามว่า “แล้วดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลขนาดนั้น มองไม่เห็นด้วยกล้องแบบนี้ เขารู้ได้ยังไงว่ามันมีอยู่” ผมชี้ไปที่ดาวดวงหนึ่ง แล้วเริ่มอธิบายเรื่องแสงที่หรี่ลงเพียงนิดเดียว
แผนที่ดวงดาวของบทความนี้
- หาดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นได้อย่างไร
- นาฬิกาวัดของช่างกลึง: จับการสั่นเล็กๆ ที่ซ้ำเป็นจังหวะ
- ทำไมนักดาราศาสตร์ต้องการ AI
- เรื่องราวของ Kepler-90i
- AI กับภาพหลุมดำ
- ข้อมูลระดับเทราไบต์ต่อคืน
- AI จะช่วยหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้ไหม
- เด็กๆ ช่วยค้นพบดาวได้ด้วย
หาดาวเคราะห์ที่มองไม่เห็นได้อย่างไร
ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะส่วนใหญ่ถูกค้นพบด้วยวิธีการผ่านหน้า หรือ Transit Method คือการวัดความสว่างของดาวฤกษ์อย่างต่อเนื่อง เมื่อดาวเคราะห์โคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ แสงจะหรี่ลงเล็กน้อย และถ้าการหรี่ลงเกิดซ้ำเป็นจังหวะสม่ำเสมอ ก็เป็นสัญญาณว่ามีดาวเคราะห์โคจรอยู่
ผมให้หลานลองนึกภาพแมลงเม่าบินผ่านหน้าไฟถนนที่อยู่ไกลหลายกิโลเมตร แสงจะลดลงน้อยมากจนตามองไม่เห็น แต่เครื่องวัดแสงที่ละเอียดพอจะจับได้ ดาวเคราะห์ขนาดเท่าโลกที่ผ่านหน้าดาวฤกษ์ขนาดเท่าดวงอาทิตย์ ทำให้แสงหรี่ลงไม่ถึงหนึ่งในหมื่นส่วน
กล้องโทรทรรศน์อวกาศเคปเลอร์ของ NASA ที่ปล่อยขึ้นสู่อวกาศในปี 2009 ทำหน้าที่นี้ มันจ้องมองดาวฤกษ์ราวหนึ่งแสนห้าหมื่นดวงพร้อมกัน วัดความสว่างของแต่ละดวงซ้ำๆ เป็นเวลาหลายปี จนช่วยให้ค้นพบดาวเคราะห์หลายพันดวง
นาฬิกาวัดของช่างกลึง: จับการสั่นเล็กๆ ที่ซ้ำเป็นจังหวะ
ในโรงรถผมมีเครื่องกลึงตัวเล็กไว้กลึงด้ามเครื่องมือ เวลาจับชิ้นงานบนเครื่อง ผมใช้นาฬิกาวัด หรือ Dial Indicator แตะผิวชิ้นงาน แล้วหมุนเพลาช้าๆ ถ้าชิ้นงานจับไม่ตรงศูนย์ เข็มจะกระดิกขึ้นลงเป็นจังหวะทุกครั้งที่หมุนครบรอบ แม้การเยื้องจะน้อยแค่เศษเสี้ยวมิลลิเมตร ซึ่งตามองไม่เห็นเลย
ความยากคือ เครื่องกลึงสั่นอยู่ตลอดเวลาจากมอเตอร์ จากโต๊ะ จากรถที่วิ่งผ่านหน้าบ้าน เข็มจึงกระดิกมั่วไปหมด ช่างต้องแยกให้ออกว่าการกระดิกไหนเป็นแค่เสียงรบกวน และการกระดิกไหนซ้ำเป็นจังหวะทุกรอบ ซึ่งหมายถึงชิ้นงานเยื้องจริง
การหาดาวเคราะห์ก็คือการอ่านนาฬิกาวัดแบบเดียวกัน แต่เข็มมีหนึ่งแสนห้าหมื่นอัน และเสียงรบกวนมาจากทั้งจุดบนผิวดาวฤกษ์ การสั่นของกล้อง และรังสีจากอวกาศ ไม่มีมนุษย์คนไหนนั่งดูเข็มหนึ่งแสนห้าหมื่นอันได้ไหว
ทำไมนักดาราศาสตร์ต้องการ AI
- ข้อมูลมหาศาล กราฟความสว่างหลายแสนเส้น แต่ละเส้นยาวหลายปี
- สัญญาณอ่อนมาก ดาวเคราะห์ขนาดเล็กให้สัญญาณที่จมอยู่ในเสียงรบกวน
- สัญญาณหลอก ระบบดาวคู่ที่บังกันเอง หรือความผิดพลาดของอุปกรณ์ หน้าตาคล้ายสัญญาณดาวเคราะห์
- ต้องคัดกรองก่อนส่งให้คนตรวจ นักดาราศาสตร์มีเวลาจำกัด ควรใช้กับสัญญาณที่มีโอกาสเป็นของจริงมากที่สุด
AI ที่ถูกฝึกด้วยตัวอย่างสัญญาณจริงและสัญญาณหลอกนับหมื่นตัวอย่าง เรียนรู้ที่จะจัดอันดับว่ากราฟไหนน่าสนใจ เหมือนช่างที่ดูนาฬิกาวัดมาหลายพันครั้งจนรู้ว่าจังหวะแบบไหนคือของจริง
เรื่องราวของ Kepler-90i
Christopher Shallue วิศวกรจาก Google และ Andrew Vanderburg นักดาราศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเท็กซัส ฝึกโครงข่ายประสาทเทียมด้วยสัญญาณที่มนุษย์เคยตรวจสอบแล้วว่าเป็นดาวเคราะห์จริงหรือไม่ จากนั้นให้มันค้นหาในข้อมูลของดาวฤกษ์ที่รู้อยู่แล้วว่ามีดาวเคราะห์หลายดวง ซึ่งเป็นที่ที่น่าจะซ่อนดาวเคราะห์เพิ่มอยู่
AI ชี้ไปที่สัญญาณอ่อนๆ ในข้อมูลของ Kepler-90 ที่ก่อนหน้านี้ถูกมองข้าม นักดาราศาสตร์ตรวจสอบต่อจนยืนยันได้ว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงที่แปด เป็นดาวหินร้อนจัดที่โคจรรอบดาวฤกษ์ทุกสิบสี่วันกว่า
สิ่งที่ผมชอบในเรื่องนี้คือ AI ไม่ได้ค้นพบเองทั้งหมด มันชี้เป้า แล้วมนุษย์ตรวจสอบและยืนยัน เป็นทีมเวิร์กระหว่างคนกับเครื่องที่สมบูรณ์แบบ
AI กับภาพหลุมดำ
เมษายนปี 2019 โครงการ Event Horizon Telescope เผยแพร่ภาพหลุมดำภาพแรกในประวัติศาสตร์ เป็นหลุมดำมวลยิ่งยวดใจกลางกาแล็กซี M87 ภาพนี้มาจากการรวมข้อมูลของกล้องโทรทรรศน์วิทยุหลายแห่งทั่วโลก ทำงานร่วมกันเหมือนกล้องขนาดเท่าโลก
ข้อมูลที่ได้มีช่องว่างมากมาย เพราะกล้องตั้งอยู่ห่างกันเป็นจุดๆ นักวิทยาศาสตร์จึงต้องใช้อัลกอริทึมประมวลผลภาพหลายแบบเพื่อสร้างภาพที่สมเหตุสมผลที่สุด และทดสอบด้วยหลายทีมแยกกันเพื่อไม่ให้ภาพเกิดจากความคาดหวังของใครคนใดคนหนึ่ง ในปี 2023 ทีมนักวิจัยยังใช้เทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องช่วยปรับภาพหลุมดำ M87 ให้คมชัดขึ้นจากข้อมูลชุดเดิม
ข้อมูลระดับเทราไบต์ต่อคืน
หอดูดาว Vera C. Rubin ในชิลีที่เริ่มเผยแพร่ภาพแรกในปี 2025 ติดตั้งกล้องถ่ายภาพดิจิทัลขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างเพื่อดาราศาสตร์ และจะถ่ายภาพท้องฟ้าซีกใต้ซ้ำทุกไม่กี่คืน สร้างข้อมูลระดับหลายสิบเทราไบต์ต่อคืน
ในแต่ละคืนจะมีการแจ้งเตือนว่ามีบางสิ่งบนท้องฟ้าเปลี่ยนแปลงจำนวนมหาศาล ทั้งดาวระเบิด ดาวเคราะห์น้อย และวัตถุที่ไม่เคยมีใครเห็น ถ้าไม่มี AI ช่วยคัดกรอง ข้อมูลเหล่านี้จะกองอยู่โดยไม่มีใครได้ดู เหมือนมีนาฬิกาวัดเป็นล้านอันแต่ไม่มีช่างอ่าน
AI จะช่วยหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกได้ไหม
คำถามนี้หลานถามด้วยตาเป็นประกาย และผมตอบอย่างระวังว่า AI ช่วยได้หลายทาง แต่ยังไม่มีใครพบหลักฐานที่ยืนยันได้
- วิเคราะห์ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์ กล้องอย่าง James Webb วัดแสงที่ผ่านชั้นบรรยากาศ AI ช่วยแยกว่ามีโมเลกุลอะไรบ้าง
- หาสัญญาณวิทยุที่ผิดปกติ โครงการค้นหาอารยธรรมนอกโลกใช้ AI คัดกรองสัญญาณรบกวนจากโลกออก
- ระวังการด่วนสรุป มีการค้นพบที่ถูกพาดหัวว่าอาจเป็นสัญญาณสิ่งมีชีวิตหลายครั้ง แต่ยังถูกถกเถียงในวงการ วิทยาศาสตร์ต้องการหลักฐานที่ตรวจซ้ำได้
เด็กๆ ช่วยค้นพบดาวได้ด้วย
ข่าวดีคือ ไม่ต้องรอเป็นนักดาราศาสตร์ก็ร่วมค้นพบได้ แพลตฟอร์มวิทยาศาสตร์พลเมืองอย่าง Zooniverse มีโครงการให้อาสาสมัครทั่วโลกช่วยดูกราฟแสงหรือภาพกาแล็กซี ข้อมูลที่อาสาสมัครติดป้ายยังถูกนำไปฝึก AI ด้วย และมีหลายครั้งที่อาสาสมัครช่วยค้นพบดาวเคราะห์ดวงใหม่จริงๆ
- สมัครบัญชีโดยมีพ่อแม่ช่วย และใช้ชื่อผู้ใช้ที่ไม่ใช่ชื่อจริง
- เลือกโครงการเกี่ยวกับดาวเคราะห์หรือกาแล็กซี
- ทำบทเรียนสั้นๆ แล้วเริ่มช่วยจัดประเภทข้อมูล
- ไปงานเปิดหอดูดาวของสถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติในภูมิภาคใกล้บ้าน
บันทึกนักดาราศาสตร์ฝึกหัด
- ดาวเคราะห์ไกลๆ ถูกพบจากแสงดาวฤกษ์ที่หรี่ลงเป็นจังหวะ
- ข้อมูลมีมากเกินกว่ามนุษย์จะดูไหว AI จึงช่วยคัดกรอง
- Kepler-90i คือดาวเคราะห์ที่ AI ชี้เป้าและมนุษย์ยืนยัน
- ภาพหลุมดำเกิดจากกล้องทั่วโลกร่วมกับอัลกอริทึมประมวลผลภาพ
- การค้นหาสิ่งมีชีวิตนอกโลกต้องใช้หลักฐานที่ตรวจซ้ำได้
- เด็กๆ ร่วมค้นพบได้ผ่านโครงการวิทยาศาสตร์พลเมือง
คำถามใต้ท้องฟ้าคืนนี้
- ถ้าหนูเป็นดาวเคราะห์ดวงเล็ก จะทำให้นักดาราศาสตร์หาเจอได้ยากหรือง่าย เพราะอะไร
- ทำไมการค้นพบของ AI ต้องให้มนุษย์ตรวจสอบอีกครั้ง
- ถ้าวันหนึ่งพบสัญญาณจากสิ่งมีชีวิตนอกโลก หนูอยากให้มนุษย์ตอบกลับไหม
- มีข้อมูลอะไรในชีวิตประจำวันที่เยอะจนต้องใช้ AI ช่วยดู
จุดเล็กๆ ข้างดาวพฤหัสบดี
เมื่อถึงคิวหลานสาวส่องกล้อง เธอเห็นดวงจันทร์สี่ดวงของดาวพฤหัสบดีเป็นจุดเล็กๆ เรียงกันเป็นเส้น เธอนิ่งไปนาน แล้วพูดว่า “กาลิเลโอเห็นแบบนี้เมื่อสี่ร้อยปีก่อนใช่ไหมคะ แล้วตอนนี้คอมพิวเตอร์ก็ช่วยเราหาดาวที่มองไม่เห็นได้อีก”
ขากลับบ้าน เธอสมัครโครงการวิทยาศาสตร์พลเมืองในมือถือ และใช้เวลาตลอดทางลงดอยดูกราฟแสงดาว เด็กคนหนึ่งที่เพิ่งได้เห็นดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีกับตาตัวเอง กำลังช่วยมนุษยชาติค้นหาโลกใหม่ ผ่านจอมือถือในรถตู้
คืนไหนฟ้าเปิด ลองพาลูกออกไปดูดาวสักครั้งครับ แล้วเล่าเรื่องนาฬิกาวัดกับแสงดาวที่หรี่ลงให้ฟัง คุณอาจกำลังจุดประกายนักดาราศาสตร์รุ่นต่อไปโดยไม่รู้ตัว