تعلم الذكاء الاصطناعي قوانين الفيزياء بنفسه

في ما يُعتبر لحظة تاريخية في الذكاء الاصطناعي والفيزياء، اكتشف شبكة عصبونية أن الأرض تدور حول الشمس. هذا التطور الجديد قد يكون حاسمًا في حل مشاكل الميكانيكا الكمومية، ويتหวّن الباحثون أن يتمكنوا من استخدامه لاكتشاف قوانين فيزيائية جديدة عن طريق تحديد الأنماط داخل مجموعات بيانات كبيرة.

الشبكة العصبونية، التي سميت باسم SciNet، تم تغذيتها بقياسات تُظهر كيف يبدو الشمس والمريخ من الأرض. ثم كُلفت SciNet من قبل علماء في المعهد الفدرالي السويسري للتكنولوجيا بتوقيع مكان الشمس والمريخ في أوقات مختلفة في المستقبل.

سيتم نشر البحث في رسائل المراجعة الفيزيائية.

تصميم الخوارزمية

أراد الفريق، بقيادة فيزيائي ريناتو رينر، جعل الخوارزمية قادرة على استخراج مجموعات بيانات كبيرة إلى صيغ أساسية. هذا هو نفس النظام الذي يستخدمه الفيزيائيون عند وضع المعادلات. من أجل القيام بذلك، كان على الباحثين أن يعتمدوا الشبكة العصبونية على الدماغ البشري.

المناهج التي تم توليدها بواسطة SciNet وضعت الشمس في مركز نظامنا الشمسي. واحدة من الجوانب المذهلة في هذا البحث هي أن SciNet فعل ذلك بطريقة مماثلة لطريقة عالم الفلك نيكولاس كوبرنيكوس عندما اكتشف مركزية الشمس.

أشار الفريق إلى ذلك في ورقة نشرت في مخزن المنشورات المسبقة arXiv.

“في القرن السادس عشر، قاس كوبرنيكوس الزوايا بين نجم بعيد وعدة كواكب وأجسام سماوية وفكر أن الشمس، وليس الأرض، هي في مركز نظامنا الشمسي وأن الكواكب تتحرك حول الشمس في مدارات بسيطة،” كتب الفريق. “هذا يفسر المدارات المعقدة كما يظهر من الأرض.”

حاول الفريق جعل SciNet يتوقع حركات الشمس والمريخ بأبسط طريقة ممكنة، لذلك يستخدم SciNet شبكتين فرعيتين لإرسال المعلومات ذهابًا وعودة. شبكة واحدة تحليل البيانات وتتعلم منها، والشبكة الأخرى تتوقع وتبحث عن الدقة بناءً على تلك المعرفة. لأن هذه الشبكات متصلة ببعضها البعض من خلال وصلات قليلة، يتم ضغط المعلومات والاتصال أبسط.

الشبكات العصبونية التقليدية تتعلم تحديد وتعرف الأجسام من خلال مجموعات بيانات ضخمة، وتوليد ميزات. تلك الميزات يتم ترميزها في عقد متسلسلة، وهي تعتبر المكافئ الاصطناعي للخلايا العصبية. على عكس الفيزيائيين، الشبكات العصبونية أكثر تعقيدًا وصعب تفسيرها.

الذكاء الاصطناعي والاكتشافات العلمية

احد الاختبارات تضمن إعطاء الشبكة بيانات محاكاة عن حركات المريخ والشمس كما تظهر من الأرض. يبدو مدار المريخ حول الشمس غير متوقع وأحيانًا يعكس مساره. كان ذلك في القرن السادس عشر عندما اكتشف نيكولاس كوبرنيكوس أن صيغ أبسط يمكن استخدامها لتنبؤ بحركات الكواكب حول الشمس.

عندما “اكتشفت” الشبكة العصبونية صيغ مماثلة لمسار المريخ، اكتشفت واحدة من أهم قطع المعرفة في التاريخ.

ماريو كřen هو فيزيائي في جامعة تورونتو في كندا، ويعمل على استخدام الذكاء الاصطناعي لتحقيق اكتشافات علمية.

اكتشفت SciNet “واحدة من أهم التحولات في تاريخ العلوم،” قال.

وفقًا ل رينر، لا تزال هناك حاجة إلى البشر ل تفسير المعادلات وتحديد كيفية ارتباطها بحركة الكواكب حول الشمس.

هود ليبسون هو روبوتيست في جامعة كولومبيا في مدينة نيويورك.

“هذا العمل مهم لأنها قادرة على تحديد المعاملات الحاسمة التي تصف نظامًا فيزيائيًا،” يقول. “أعتقد أن هذه التقنيات هي أملنا الوحيد لفهم ومواكبة الظواهر المعقدة بشكل متزايد، في الفيزياء وغيرها.”