17世纪时牛顿就提出了三（sān）体问题，采用简（jiǎn）单的方法预测三个（gè）围绕（rào）彼此（cǐ）旋转的天体运动（dòng）路（lù）径让物（wù）理学家大伤脑筋，伴随科技的发展，使用人工（gōng）智能技术（shù），即刻便可解决这一问题。我们先来（lái）了解一下什么是三体问题？

三体（tǐ）问题（three－body problem）是天（tiān）体（tǐ）力（lì）学中的基本力学（xué）模型（xíng）。它是指三个质量、初始位置（zhì）和初始速度都是任意（yì）的可（kě）视为质点的（de）天体（tǐ），在相互之间只有万有引力（lì）的作用（yòng）下如（rú）何预测其运（yùn）动规律。现（xiàn）已知三体问（wèn）题（tí）不能精确求解，即无法预测所有三（sān）体问题（tí）的数（shù）学情景（jǐng），只有几种特殊情况已研究。三体问（wèn）题（tí）最简单的（de）一个例（lì）子就是（shì）太阳系中太阳、地（dì）球和月（yuè）球的（de）运动（dòng）。在浩瀚的宇宙中，星球的大（dà）小可以（yǐ）忽略不记，所以我们可（kě）以把它们看成质点。如果不计太（tài）阳系其他星球（qiú）的影响（xiǎng），那么它们的运动就只是在引力的作用下产生的，所以我们就可以把（bǎ）它们的运动看（kàn）成一个三体（tǐ）问题（tí）。研（yán）究三（sān）体问题的方法大致可分为分析方法、定性方法（fǎ）、数值方法三类（lèi）。

19世纪末的物理（lǐ）学家（jiā）亨利（lì）·庞加莱（lái）在（zài）当时曾研究（jiū）后给出（chū）结（jié）论：三体问题（tí）无解（jiě）。准确（què）地来说，是（shì）数学上非线性，无（wú）解析解，只有数值解。但是在计算数值解的过程中，初始的微（wēi）小误差会被不断放大，以及计算（suàn）叠（dié）加过（guò）程中（zhōng）本身的计（jì）算误差，从而导致（zhì）最终无法获得一个（gè）稳定的（de）数值，从而无法（fǎ）预（yù）测三体的运动（dòng）状态（tài），结果是混沌。

2015年Brutus积（jī）分器被开发出来，可（kě）以按（àn）任意精度计算（suàn）出（chū）任意N体问题的近似收敛解。但是（shì），迭代计算随着精度的不断提高和模拟时间（jiān）的增长，需要在内存中保留的（de）数字精度（dù）呈指（zhǐ）数级增长，并（bìng）且计算的步长需要进一步缩小，往往需耗费长（zhǎng）时间才能完成计（jì）算。

随着科技的发展，研究人员决定尝试一（yī）种规律（lǜ）识别（bié）类型的人工智能—神经网络，它大致模拟了大脑的运作机制。神经（jīng）网络（luò）在具备预测能力（lì）之前，必须先通过输（shū）入大量数据进行深度学习，研发团队采用Brutus软件生成（chéng）了9900个简（jiǎn）化（huà）版的三体问题情境，用于（yú）训练（liàn）神（shén）经网络。随后使用（yòng）5000个新情境对神经（jīng）网络进行测试（shì），判断其（qí）能（néng）否（fǒu）精确预测出这些场景的演变轨迹。结果显示预测结果不（bú）仅与Brutus非（fēi）常（cháng）接近，并且转瞬间便（biàn）可完成计算。相比之下Brutus的平均计算时间需要花费120秒。

采（cǎi）用穷举法的Brutus程序计算较为迟（chí）缓，需要对天体（tǐ）轨（guǐ）迹（jì）的（de）每一小步进行（háng）运算。神经网络仅需要分析由（yóu）这些计算产生的运动轨迹、并从（cóng）中归纳（nà）出相应规律，借此预测（cè）系统未来的演变结（jié）果（guǒ）。这套神经（jīng）网络（luò）系统若能（néng）正常（cháng）运（yùn）作，得出答案的速度将达到前（qián）所未（wèi）有的（de）水平。对于“引力波如何形成”等更为深层的问（wèn）题研究（jiū）就可提上日程了。

这（zhè）套算法目前处于（yú）概念验（yàn）证阶段，它目前只能按规定（dìng）时长运（yùn）行，无法提（tí）前预（yù）知某个情境需要多久才（cái）能完成演化。对于规模（mó）更大、更（gèng）复杂的预测，需（xū）要Brutus生成大量数据后“神经（jīng）网络”进行深度学习，耗（hào）时长，费用高昂是该（gāi）系统的（de）拦（lán）路（lù）虎。

目前（qián）研（yán）究团队预计将Brutus程序与“神经网络”融合（hé）使用（yòng），神经网络仅负责复杂计算的模拟（nǐ）部分。AI应用（yòng）在（zài）天体的运行问题中已逐渐可行（háng），将来会在天文学科中发挥更重要的作用。