Algoritmus pro předpověď oběžných drah planet by mohl být klíčem k nekonečnému zásobování energií

Počítačový algoritmus vyvinutý vědcem z U.S Department of Energy’s (DOE) Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) může přesně předpovědět oběžné dráhy planet v naší sluneční soustavě. Závisí na umělém inteligenci (AI), aby vyvinul předpovědi na základě předchozích zkušeností.

Nyní jsou základy tohoto algoritmu přizpůsobeny v jiných oblastech, zejména v předpovídání a kontrole plazmy ve fúzních zařízeních. Tato zařízení mohou využít fúzní energii, která pohání Slunce a hvězdy, na Zemi.

Hong Qin je fyzik z PPPL a autor článku publikovaného v Scientific Reports.

“Obvykle ve fyzice děláte pozorování, vytváříte teorii na základě těchto pozorování a pak používáte tuto teorii k předpovědi nových pozorování,” řekl Qin. “Co dělám, je nahradit tento proces typem černé skříňky, která může produkovat přesné předpovědi bez použití tradiční teorie nebo zákona.”

Počítačový program

Počítačový program vyvinutý Qinem závisí na datech z předchozích pozorování týkajících se oběžných drah Země, Marsu, Merkuru, Venuše, Jupiteru a trpasličí planety Ceres. Společně se “služebním algoritmem” lze učinit přesné předpovědi oběžných drah jiných planet, a to bez použití Newtonových zákonů pohybu a gravitace.

“V podstatě jsem obešel všechny základní ingredience fyziky. Jdu přímo z dat do dat,” řekl Qin. “Neexistuje žádný fyzikální zákon uprostřed.”

Joshua Burby je fyzik z DOE’s Los Alamos National Laboratory. Získal doktorát pod vedením Qina.

“Hong naučil program základní princip, který příroda používá k určení dynamiky libovolného fyzikálního systému,” řekl Burby. “Výsledkem je, že síť se učí zákony planetárního pohybu po shlédnutí velmi málo tréninkových příkladů. Jinými slovy, jeho kód真的 ‘učí’ fyzikální zákony.”

Fúzní experimenty

Tyto principy a teorie jsou nyní přizpůsobeny Qi a Ericem Palmerduca, který je doktorandem v Princeton University Program in Plasma Physics. Pár se snaží použít je k předpovědi chování plazmových částic ve fúzních experimentech, které se konají po celém světě.

Fúze je kombinace lehkých prvků ve formě plazmy a je to síla, která pohání hvězdy a Slunce. Plazma představuje 99 % viditelného vesmíru a nese potenciál produkovat obrovské množství energie. Pokud vědci mohou replikovat fúzi na Zemi, poskytne jim to nekonečné zásobování energií pro elektřinu.

“Ve fúzním zařízení je dynamika plazmatu komplexní a vícesměrná, a účinné vládnoucí zákony nebo výpočetní modely pro určitý fyzikální proces, který nás zajímá, nejsou vždy jasné,” řekl Qin. “V těchto scénářích můžeme použít techniku strojového učení, kterou jsem vyvinul, k vytvoření diskrétní teorie pole a poté aplikovat tuto diskrétní teorii pole k pochopení a předpovědi nových experimentálních pozorování.”

Vědci také věří, že tato nová technika by mohla vyvinout tradiční fyzikální teorii.

Zatímco v nějakém smyslu tato metoda vylučuje potřebu takové teorie, může být také považována za cestu k ní,” řekl Palmerduca. “Když se snažíte odvodit teorii, rádi byste měli k dispozici co nejvíce dat. Pokud máte nějaká data, můžete použít strojové učení k vyplnění mezer v datech nebo jinak rozšířit datový soubor.”