هوش مصنوعی قوانین جدید فیزیک را کشف کرده است!

اثاثه 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 به گزارش میهن تجارت ، مجروح شدن دانشمندان دانشگاه آتلانتا در ایالات متحده با استفاده از یک مدل اطلاعاتی مصنوعی موفق به کشف قوانین جدید در فیزیک شده اند. برخلاف کاربردهای معمول هوش مصنوعی در پیش بینی نتایج یا پاکسازی داده ها ، این بار از یک شبکه عصبی برای کشف قوانین اساسی حاکم بر رفتار مادی استفاده شد. عملی که در علم تجربی کمتر تجربه شده است.

این پروژه با تمرکز بر روی ماده ای به نام “پلاسما با گرد و غبار” (پلاسما گرد و غبار) انجام شد. نوعی گاز گرم و باردار که ذرات گرد و غبار ریز را در خود جای داده و دارای رفتار بسیار پیچیده و ناشناخته ای است. محققان مشاهده کرده اند که این مدل با ورود به داده های تجربی از بررسی این ماده به یک سیستم هوش مصنوعی ، قادر به توصیف نیروهای ناآشنا با دقت بسیار بالا است. نیروهایی که قبلاً درک دقیقی از آنها نداشتند.

عملی

یکی از نکات برجسته این مطالعه این است که هوش مصنوعی قادر به تجزیه و تحلیل داده های موجود نه تنها بلکه منجر به اکتشافات جدید در فیزیک شده است. “ما نشان داده ایم که به گفته جاستین بارتون ، هوش مصنوعی می تواند برای اکتشافات فیزیکی جدید مورد استفاده قرار گیرد. روش ما یک جعبه سیاه نیست ؛” ما می دانیم که چرا و چگونه کار می کند و چارچوبی که ارائه می دهد جهانی است. “

وی افزود: از این روش همچنین می تواند برای تجزیه و تحلیل سیستم های پیچیده چند رشته ای در مناطق مختلف ، از جمله زیست شناسی سلولی و مواد صنعتی و باز کردن روش های جدید برای کشف علمی استفاده شود.

چگونه مدل را بدست آوریم؟

روند تحقیق با مطالعه مواد پلاسما با گرد و غبار آغاز شد. 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. علیرغم طبیعت آن ، نیروهایی که بین ذرات موجود در این حالت فعالیت می کنند به دلیل رفتارهای نامتقارن و غیرقابل پیش بینی به درستی شناخته نشده اند. دانشمندان برای مطالعه این رفتارها یک سیستم تصویربرداری سه بعدی بسیار دقیق طراحی کردند. آنها با استفاده از صفحه لیزر و دوربین های پر سرعت ، هزاران ذرات پلاستیکی را در فضای پلاسما ثبت کردند و حرکت آنها را به مرور زمان تجزیه و تحلیل کردند.

این داده های دقیق سپس به یک شبکه عصبی ویژه داده شد. بر خلاف بسیاری از مدل های هوش 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 در ساختار شبکه ، قوانین اساسی فیزیکی مانند گرانش ، نیروی مقاومت در برابر هوا و فعل و انفعالات ذرات در نظر گرفته شد. ایلیا نامانمن ، استاد دانشگاه آمارای و نویسنده ارشد مطالعه گفت: “وقتی به یک پدیده ناشناخته نگاه می کنیم ، معمولاً داده های زیادی نداریم.” بنابراین ما مجبور شدیم مدلی بسازیم که بتواند با داده های کمی بیاموزد. “

کشف قوانین دقیق با دقت چشمگیر

شبکه عصبی طراحی شده حرکت ذرات را به سه مؤلفه تقسیم می کند: 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 توانست توضیحات مفصلی از نیروهای نامتقارن بین ذرات ارائه دهد. با دقت بیش از 2 ٪. یکی از یافته های جالب این بود که وقتی ذره ای در حرکت پیشگام است ، دنباله را می کشد ، اما ذرات دنباله به جای کشیده شدن ، آن را بیرون می کشد. این نوع تعامل نامتقارن در اوایل معرفی شده بود ، اما هرگز دقیقاً مدل نشده بود.

تصحیح تصورات غلط قدیمی

علاوه بر اکتشافات جدید ، هوش مصنوعی نیز توانسته است برخی از فرضیات اشتباه را در فیزیک پلاسما اصلاح کند. ناممن گفت: “ما نشان داده ایم كه برخی از فرضیات متداول در مورد این نیروها دقیق نیستند.” اکنون با جزئیاتی که به دست آورده ایم ، می توانیم این نادرستی ها را اصلاح کنیم. “به عنوان مثال ، قبلاً تصور می شد كه بار الکتریکی یک ذره با اندازه آن به صورت خطی افزایش می یابد ؛ اما واقعیت چیز دیگری است. تحقیقات نشان داده است که این رابطه به دما و چگالی پلاسما در محیط اطراف و نه فقط اندازه ذرات بستگی دارد.

فرضیه دیگر این بود که بدون در نظر گرفتن اندازه آنها ، نیروی بین ذرات همیشه با افزایش فاصله کاهش می یابد. در حالی که مدل هوش مصنوعی نشان می دهد که این افت قدرت نیز اندازه ذرات است. نکته ای که توسط دانشمندان نادیده گرفته شد.

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. اما این ابزار ساده توانسته است یک چارچوب جهانی برای تجزیه و تحلیل سیستم های چند رشته ای ایجاد کند. 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 پنهان طبیعت باشد.

ناممن گفت: “با تمام مکالمات در مورد تأثیر هوش مصنوعی بر علم ، موارد کمی وجود دارد که واقعاً چیز جدیدی به طور مستقیم توسط یک سیستم هوش مصنوعی کشف شده است.” “من امیدوارم که این مطالعه به سایر دانشمندان الهام بخش باشد تا مسیرهای جدید استفاده از هوش مصنوعی در علم و جامعه را کشف کنند.”