کریستوفر مک فادن -28 ژوئیه -2022 AI physicistmetamoreworks/iStock
در اخبار فیزیک، محققان دانشگاه کلمبیا در شهر نیویورک ممکن است قلمرو جدیدی از فیزیک را کشف کرده باشند. آنها این کار را با استفاده از یک برنامه جدید هوش مصنوعی انجام دادند و یافته های آنها ممکن است انقلابی برای آینده فیزیک و درک ما از جهان باشد.
معادله معروف آلبرت انیشتین E=MC2 شامل سه متغیر اصلی است. جرم، انرژی و سرعت اما، محققان این مطالعه جدید به این فکر کردند که آیا می توان چنین متغیرهایی را به طور خودکار کشف کرد. اگر می توانستند، روند اکتشافات علمی را به میزان قابل توجهی بهبود می بخشید.
برای آزمایش اینکه آیا این امر امکان پذیر است، محققان در مهندسی کلمبیا یک الگوریتم هوش مصنوعی جدید برای تلاش برای یافتن راهی ایجاد کردند. هدف این برنامه استفاده از یک دوربین فیلمبرداری برای نظارت بر فرآیندهای فیزیکی قبل از تلاش برای شناسایی کوچکترین مجموعه ممکن از متغیرهای اساسی بود که ممکن است به اندازه کافی دینامیک مشاهده شده را ثبت کند.
این مطالعه در 25 جولای 2022 در Nature Computational Science منتشر شد.
این الگوریتم ابتدا با تصاویر ویدئویی خام از رویدادهایی که محققان قبلاً راه حلی برای آنها داشتند تغذیه شد. به عنوان مثال، آنها ویدئویی از یک آونگ دوتایی در حال چرخش را که زوایای دو بازو و سرعت های زاویه ای آن دقیقاً چهار “متغیر حالت” تعیین شده بود، ارائه کردند. هوش مصنوعی پس از چند ساعت تجزیه و تحلیل نتیجه زیر را ایجاد کرد: 4.7.
هاد لیپسون، مدیر آزمایشگاه ماشین‌های خلاق در دپارتمان مهندسی مکانیک، گفت: «ما فکر می‌کردیم که این پاسخ به اندازه کافی نزدیک است.به خصوص از آنجایی که هوش مصنوعی به فیلم‌های ویدئویی خام دسترسی داشت، بدون هیچ دانشی از فیزیک یا هندسه. اما ما می‌خواستیم بدانیم که این متغیرها واقعا چه هستند، نه فقط تعداد آنها را بدانیم.
پس از آن، محققان شروع به تجسم متغیرهای واقعی که برنامه کشف کرده بود، کردند. از آنجایی که الگوریتم نمی تواند متغیرها را به زبان شهودی که برای انسان قابل درک باشد بیان کند، استخراج خود متغیرها چالش برانگیز بود. پس از بررسی های قابل توجه، مشخص شد که دو متغیر از متغیرهای انتخاب شده توسط کامپیوتر با زوایای بازوها مطابقت دارند، اما دو متغیر دیگر هنوز ناشناخته هستند.
بویوان چن Ph.D. ، در حال حاضر استادیار دانشگاه دوک، که بر این آزمایش نظارت داشت، گفت: “ما سعی کردیم متغیرهای دیگر را با هر چیزی که فکر می کنیم مرتبط کنیم: سرعت های زاویه ای و خطی، انرژی جنبشی و پتانسیل، و ترکیب های مختلف کمیت های شناخته شده. او افزود: “اما به نظر می رسید هیچ چیز کاملاً مطابقت نداشته باشد.”
او توضیح داد که تیم مطمئن بود که هوش مصنوعی مجموعه‌ای معتبر از چهار متغیر را پیدا کرده است زیرا پیش‌بینی‌های خوبی انجام می‌دهد، “اما ما هنوز زبان ریاضی را که صحبت می‌کند، درک نمی‌کنیم.”
محققان پس از آزمایش تعدادی دیگر از سیستم‌های فیزیکی با راه‌حل‌های شناخته‌شده، فیلم‌هایی از سیستم‌های فیزیکی را که فاقد راه‌حل صریح بودند، تغذیه کردند. در اولین ویدیوها، یک “رقصنده هوا” محلی در حال تاب خوردن در مقابل یک فروش خودروی دست دوم دیده می شود. هشت متغیر پس از چند ساعت تجزیه و تحلیل توسط برنامه برگردانده شد. علاوه بر این، یک ویدیوی لامپ لاوا نیز هشت متغیر پیشنهادی را تولید کرد. سپس این برنامه پس از دریافت یک کلیپ ویدیویی از شعله های آتش از یک حلقه ، بیست و چهار متغیر را خروجی داد.
این که آیا مجموعه متغیرها برای هر ماشینی متمایز بود یا یک مجموعه مشابه هر بار که برنامه به عنوان موضوعی جذاب برای تیم راه اندازی می شد، تولید می شد.
من همیشه فکر می‌کردم که اگر یک نژاد بیگانه باهوش را ملاقات می‌کردیم، آیا آنها همان قوانین فیزیک را کشف می‌کردند که ما کشف کرده‌ایم، یا ممکن بود جهان را به شکل دیگری توصیف کنند؟» لیپسون گفت: “شاید برخی از پدیده ها به طرز معمایی پیچیده به نظر برسند، زیرا ما سعی می کنیم آنها را با استفاده از مجموعه ای اشتباه از متغیرها درک کنیم.” هر بار که هوش مصنوعی دوباره راه اندازی می شد، تعداد کل متغیرها ثابت می ماند، اما متغیرهای فردی تغییر می کردند.
بنابراین، اگر نتایج هوش مصنوعی دقیق باشد، به نظر می‌رسد راه‌های دیگری برای توضیح جهان هستی وجود داشته باشد و این احتمال وجود دارد که انتخاب‌های ما کاملاً دقیق نباشد.
