Inteligența Artificială ajută oamenii de știință să descopere noi legi ale fizicii

Cercetătorii de la Universitatea Emory din Atlanta au făcut ceva neobișnuit: au antrenat o rețea neuronală pentru a descoperi legi noi ale fizicii.

Echipa a realizat această performanță unică oferind sistemului date experimentale dintr-o stare misterioasă a materiei numită plasmă cu praf, un gaz fierbinte, încărcat electric, plin de particule mici de praf. Apoi, oamenii de știință au observat cum inteligența artificială a dezvăluit descrieri surprinzător de precise ale unor forțe ciudate, care nu fuseseră niciodată înțelese pe deplin.

• Test de cultură. Care fasole este toxică atunci când este mâncată crudă?
• JWST a descoperit o galaxie spirală asemănătoare Căii Lactee undeva unde nu ar trebui să existe

Această realizare demonstrează că inteligența artificială poate fi folosită pentru a descoperi legi necunoscute până acum, care guvernează modul în care particulele interacționează într-un sistem haotic. În plus, corectează ipoteze vechi din fizica plasmei și deschide noi posibilități de studiere a sistemelor complexe cu multe particule, de la celule vii până la materiale industriale, într-un mod complet nou.

„Am demonstrat că putem folosi inteligența artificială pentru a descoperi o fizică nouă. Cadrul pe care îl oferă este și universal. Ar putea fi aplicat și altor sisteme cu multe corpuri pentru a deschide noi căi”, a declarat Justin Burton, coautor al studiului și profesor la Emory.

Cercetătorii au combinat experimente reale cu un model de inteligența artificială conceput cu grijă. Au început prin a studia plasma cu praf, o stare a materiei care se găsește în întregul univers, de la inelele lui Saturn și suprafața Lunii până la fumul incendiilor de vegetație de pe Pământ, scrie InterestingEngineering.

Inteligența artificială a corectat și ipoteze greșite din trecut

Totuși, în ciuda prezenței sale cosmice, forțele exacte care acționează între particulele din plasma cu praf au rămas prost înțelese, deoarece sistemul se comportă nereciproc, ceea ce înseamnă că forța pe care o particulă o aplică alteia nu este neapărat egală cu forța primită înapoi.

Înțelegerea unor astfel de interacțiuni folosind fizica tradițională s-a dovedit extrem de dificilă. Așa că, pentru a aborda problema, cercetătorii au construit un sistem sofisticat de imagistică 3D pentru a observa cum se mișcă particulele de praf din plastic într-o cameră umplută cu plasmă. Au folosit o „foaie” de laser și o cameră de mare viteză pentru a capta mișcările a mii de particule minuscule în trei dimensiuni, de-a lungul timpului.

Aceste traiectorii detaliate au fost apoi folosite pentru a antrena o rețea neuronală personalizată. Spre deosebire de majoritatea modelelor de inteligența artificială care au nevoie de seturi uriașe de date, rețeaua de la Emory a fost antrenată pe un set mic, dar bogat, și proiectată cu reguli fizice încorporate, precum gravitația, forțele de frecare și interacțiunile dintre particule.

Rețeaua neuronală a împărțit mișcarea particulelor în trei componente: efecte ale vitezei (ex. frecare), forțe din mediu (ex. gravitația) și forțe între particule.

Inteligența artificială poate face mai mult decât să proceseze date

Acest lucru a permis modelului să învețe comportamente complexe, respectând în același timp principiile fundamentale ale fizicii. Astfel, a descoperit descrieri precise ale forțelor nereciproce, cu o acuratețe de peste 99%.

O descoperire surprinzătoare a fost că, atunci când o particulă conduce, o atrage pe cea din spate spre ea, dar cea din spate o respinge pe cea din față. Acest tip de interacțiune asimetrică fusese suspectat, dar niciodată modelat clar până acum.

Rețeaua a corectat și unele ipoteze eronate care au stat la baza teoriei plasmei timp de ani de zile. În plus, mmodelul a rulat pe un simplu calculator de birou. A generat un cadru universal ce poate fi aplicat acum oricărui sistem cu mai multe particule, de la amestecuri de vopsea până la celule migratoare din organismele vii.

Acest studiu arată că inteligența artificială poate face mult mai mult decât să proceseze date. Poate ajuta oamenii de știință să descopere regulile ascunse care guvernează natura.

Studiul a fost publicat în revista PNAS.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Mark Zuckerberg vrea ca fiecare persoană să aibă propriul asistent cu „superinteligență artificială”

Inteligența Artificială a cartografiat milioane de obiecte cosmice pentru a identifica stele, galaxii și quasari

Semnal de alarmă de la creatorii celor mai avansate sisteme de Inteligență Artificială

Inteligență Artificială detectează boala Lyme cu o precizie de 90%