為什麼行星不經常發生碰撞？行星系統（例如我們的太陽系或圍繞其他恆星的多行星系統）如何自我組織？在所有可能的行星運轉方式中，有多少種構型在恆星生命周期的數十億年中保持穩定？#人工智慧#
拒絕大範圍的不穩定可能性（所有可能導致碰撞的配置），將使其他恆星周圍的行星系統的視野更加清晰，但這並不像聽起來那樣容易。
「將穩定器與不穩定的結構分離開來，是一個令人著迷且殘酷的難題，」美國國家航空航天局哈勃研究所計劃研究員丹尼爾·塔馬約說。為了確保行星系統是穩定的，天文學家需要計算數十億年來相互作用的多個行星的運動，並檢查每種可能的結構的穩定性，這在計算上是一項艱巨的任務。
自從艾薩克·牛頓（Isaac Newton）以來的天文學家就一直在解決軌道穩定性問題，雖然這場鬥爭促成了許多數學革命，包括微積分和混沌理論，但沒人能從理論上預測穩定構型。雖然使用超級計算機而不是算術規則或計算尺，現代天文學家仍然必須「蠻力」進行計算。
研究者Tamayo意識到他可以通過將行星動力相互作用的簡化模型與機器學習方法相結合來加快這一過程。這樣就可以快速消除大範圍的不穩定軌道配置，而現在只需幾分鐘就可以完成數萬小時的計算。
對於大多數多行星系統，給定當前的觀測數據，可能存在許多軌道配置，但並非所有軌道配置都是穩定的。從理論上講，許多可能的構型將「迅速」（即在不超過數百萬年的時間內）不穩定，變成纏結的交叉軌道。目的是排除那些所謂的「快速不穩定」。
Tamayo說：「我們不能斷然地說'這個系統可以，但是很快就會崩潰。' 相反，目標是，對於給定的系統，排除所有可能已經碰撞並且目前尚不存在的不穩定可能性。」
Tamayo的模型沒有模擬十億個軌道的給定配置（傳統的蠻力方法大約需要10個小時），而是模擬了10000個軌道，僅需一秒鐘的時間。從這個簡短的摘錄中，他們計算出10個摘要指標，以捕獲系統的共振動態。最後，他們訓練了一種機器學習算法，從這10個特徵中預測出如果讓它們繼續前進到十億個軌道，該配置是否將保持穩定。
Tamayo說：「我們將模型稱為SPOCK-行星軌道配置的穩定器，部分是因為該模型決定了系統是否將'長壽和繁榮'。」
SPOCK確定行星結構的長期穩定性比以前的方法快約100000倍，從而打破了計算瓶頸。雖然Tamayo和他的同事們尚未「解決」行星穩定性的一般問題，但SPOCK確實能夠可靠地識別出緊湊系統中的快速不穩定性，他們認為這對於嘗試進行穩定性受限的表徵至關重要。
這種新方法將為我們以外的行星系統的軌道架構提供更清晰的窗口。
但是那裡有多少個行星系統？我們的太陽系不是唯一的嗎？
在過去的25年中，天文學家發現了4000多個圍繞其他恆星運行的行星，其中近一半位於多行星系統中。但是由於小型系外行星很難探測，因此科學家對其軌道結構的了解仍然不完整。
普林斯頓大學天體物理科學系主任麥可·史特勞斯教授說：「現在已知有700顆恆星圍繞它們運行著兩個或多個行星。我們找到了一種探索這些多行星系統動力學的根本新方法，從而使建立模型所需的計算機時間縮短了100000倍。」 有了這一點，科學家希望能詳細了解大自然所允許的全部太陽系架構。
NASA系外行星檔案館的天體物理學家傑西·克裡斯蒂安森說，SPOCK有助於理解克卜勒望遠鏡最近發現的一些微弱、遙遠的行星系統。她說：「很難用我們現有的儀器來限制它們的性能。他們是巖石行星、冰巨人還是天然氣巨人？還是新東西？這種新工具將使我們能夠排除可能會動態不穩定的潛在行星組成和構造，並且它使我們能夠比以前更精確，更大規模地做到這一點。」