هوش مصنوعی قوانین جدید فیزیک را کشف کرد!

فلاپی در یک قدم بی سابقه در دنیای علوم ، تیمی از دانشمندان آمریکایی از یک برنامه اطلاعاتی مصنوعی برای کشف قوانین ناشناخته فیزیک استفاده کردند.

به گزارش انتخابتو ، مجروح شدن دانشمندان دانشگاه آتلانتا در ایالات متحده موفق به کشف قوانین جدید در فیزیک با استفاده از یک مدل هوش مصنوعی شدند. بر خلاف شیوه های معمول هوش مصنوعی در برآورد نتایج یا تمیز کردن داده ها ، این بار از یک شبکه عصبی برای کشف قوانین اساسی تنظیم رفتارهای مادی استفاده شده است. یک عمل کمتر با تجربه در علم تجربی.

این پروژه با تمرکز بر روی ماده ای به نام “پلاسما گرد و غبار” (پلاسما گرد و غبار) انجام شد. نوعی گاز گرم و باردار با ذرات گرد و غبار ریز و دارای رفتار بسیار پیچیده و ناشناخته است. محققان مشاهده کردند که این مدل می تواند با ورود به یک سیستم هوش مصنوعی از بررسی این ماده ، داده های تجربی را با دقت بسیار بالا تعریف کند. نیروهایی که قبلاً آنها را به درستی درک نکرده اند.

عملی

یکی از ویژگی های بارز این مطالعه این است که هوش مصنوعی می تواند منجر به اکتشافات جدید در فیزیک شود ، نه تنها داده های فعلی. “به گفته جاستین بارتون ، ما نشان داده ایم که از هوش مصنوعی می توان برای اکتشافات فیزیکی جدید استفاده کرد. روش ما یک جعبه سیاه نیست.” ما می دانیم که چرا و چگونه این کار و چارچوبی که ارائه می دهد جهانی است. “

وی افزود: از این روش همچنین می توان برای تجزیه و تحلیل سیستم های پیچیده چند رشته ای در زمینه های مختلف ، از جمله زیست شناسی سلولی و مواد صنعتی و توضیح روش های جدید کشف علمی استفاده کرد.

چگونه مدل را بدست آوریم؟

روند تحقیق با بررسی مواد پلاسما با گرد و غبار آغاز شد. وضعیت این ماده در بسیاری از مناطق جهان یافت می شود. از زحل و سطح ماه گرفته تا سیگار کشیدن از آتش سوزی جنگل روی زمین. علی رغم دامنه آن ، نیروهایی که بین این ذرات کار می کنند به دلیل رفتارهای نامتقارن و غیرقابل پیش بینی به طور مناسب به رسمیت شناخته نشده اند. دانشمندان برای بررسی این رفتارها یک سیستم تصویربرداری سه بعدی بسیار دقیق طراحی کرده اند. آنها با استفاده از صفحه لیزر و دوربین های پر فشار ، هزاران ذرات پلاستیکی را در حفره پلاسما ذخیره کردند و حرکات آنها را با گذشت زمان تجزیه و تحلیل کردند.

این داده های دقیق سپس به یک شبکه عصبی ویژه داده شد. بر خلاف بسیاری از مدل های مصنوعی که به داده های زیادی نیاز دارند ، این شبکه با یک مجموعه داده کوچک اما غنی آموزش داده می شد. نکته مهم این بود که قوانین اساسی فیزیکی مانند گرانش ، نیروی مقاومت در برابر هوا و تعامل ذرات در ساختار شبکه را در نظر بگیریم. ایلیا نامانمن ، استاد و نویسنده ارشد در دانشگاه آمارایی ، گفت: “وقتی به یک پدیده ناشناخته نگاه می کنیم ، معمولاً داده های زیادی نداریم.” بنابراین ما مجبور شدیم مدلی ایجاد کنیم که بتواند با داده های کمتری بیاموزد. “

کشف قوانین دقیق با دقت چشمگیر

شبکه عصبی طراحی شده حرکت ذرات را به سه مؤلفه شکست: اثرات سرعت مانند مقاومت در برابر هوا ، نیروهای محیطی مانند گرانش و نیروهای بین قاره ای. این ساختار به مدل اجازه می دهد تا رفتارهای پیچیده ای را در چارچوب اصول فیزیکی بیاموزد. سرانجام ، این مدل قادر به ارائه توضیحات مفصلی در مورد نیروهای نامتقارن بین ذرات بود. با دقت بیش از 2 ٪. یکی از یافته های جالب این است که وقتی او به یک حرکت ذرات منتهی می شود ، دنباله را کشت ، اما دنباله آن به جای آزاد شدن ، آن را حذف کرد. چنین تعامل نامتقارن قبلاً معرفی شده بود ، اما هرگز به طور کامل مدل نشده بود.

تصحیح تصورات غلط قدیمی

علاوه بر اکتشافات جدید ، همچنین قادر به تصحیح برخی فرضیات اشتباه در فیزیک پلاسما هوش مصنوعی بود. “ما نشان داده ایم که برخی فرضیات متداول در مورد این نیروها صحیح نیست.” گفت اکنون می توانیم این اشتباهات را با جزئیاتی که به دست آورده ایم اصلاح کنیم. “به عنوان مثال ، تصور می شد که با توجه به اندازه بار الکتریکی یک ذره ، به صورت خطی افزایش یافته است ، اما درست است. تحقیقات نشان داده است که این رابطه نه تنها به اندازه ذرات بستگی دارد ، بلکه به درجه حرارت و تراکم پلاسما اطراف نیز بستگی دارد.

فرضیه دیگر بدون در نظر گرفتن ابعاد نیروی بین ذرات ، همیشه با فاصله کاهش می یافت. در حالی که مدل هوش مصنوعی نشان می دهد که این کاهش قدرت اندازه ذرات است. نکته ای که توسط دانشمندان نادیده گرفته می شود.

از رایانه های رومیزی گرفته تا اکتشافات بزرگ

یکی از شگفتی های این مطالعه این است که مدل هوش مصنوعی استفاده شده فقط در یک رایانه رومیزی معمولی است. با این حال ، این ابزار ساده قادر به ایجاد یک چارچوب جهانی برای تجزیه و تحلیل چندین سیستم نظم و انضباط بود. این یافته ها ثابت می کند که هوش مصنوعی نه تنها به تجزیه و تحلیل محدود می شود بلکه می تواند به عنوان ابزاری برای خدمت به اکتشافات علمی و آشکار کردن اسرار مخفی طبیعت باشد.

“با تمام سخنان در مورد تأثیر هوش مصنوعی بر علم ، مواردی وجود دارد که چیز جدیدی به طور مستقیم توسط یک سیستم هوش مصنوعی کشف می شود.” گفت “من امیدوارم که این کار به دانشمندان دیگر الهام بخش باشد تا روش های جدید استفاده از هوش مصنوعی در علم و جامعه را کشف کنند.”