Αλγόριθμος για την Πρόβλεψη των Πλανητικών Орбит Μπορεί να Είναι το Κλειδί για την Ατελείωτη Παροχή Ενέργειας

Ένας υπολογιστικός αλγόριθμος που αναπτύχθηκε από έναν επιστήμονα στο Εργαστήριο Πλάσματος του Πρίνστον του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ (DOE) μπορεί να προβλέψει με ακρίβεια την τροχιά των πλανητών στο ηλιακό σύστημα. Βασίζεται στην τεχνητή νοημοσύνη (AI) για την ανάπτυξη προβλέψεων με βάση τις προηγούμενες εμπειρίες.

Τώρα, τα βασικά στοιχεία αυτού του αλγορίθμου εφαρμόζονται σε άλλους τομείς, συγκεκριμένα σχετικά με την πρόβλεψη και τον έλεγχο του πλάσματος στις εγκαταστάσεις σύντηξης. Αυτές οι εγκαταστάσεις μπορούν να εκμεταλλεύονται την ενέργεια σύντηξης, η οποία τροφοδοτεί τον ήλιο και τα άστρα, στη Γη.

Ο Hong Qin είναι φυσικός στο PPPL και συγγραφέας του άρθρου που δημοσιεύθηκε στο Scientific Reports.

“Συνήθως στη φυσική, κάνετε παρατηρήσεις, δημιουργείτε μια θεωρία με βάση αυτές τις παρατηρήσεις και στη συνέχεια χρησιμοποιείτε αυτή τη θεωρία για να προβλέψετε νέες παρατηρήσεις,” είπε ο Qin. “Αυτό που κάνω είναι να αντικαταστήσω αυτή τη διαδικασία με ένα είδος μαύρου κουτιού που μπορεί να παράγει ακριβείς προβλέψεις χωρίς να χρησιμοποιήσει μια παραδοσιακή θεωρία ή νόμο.”

Το Υπολογιστικό Πρόγραμμα

Το υπολογιστικό πρόγραμμα που αναπτύχθηκε από τον Qin βασίζεται σε δεδομένα από προηγούμενες παρατηρήσεις σχετικά με τις τροχιές της Γης, του Άρη, του Ερμή, της Αφροδίτης, του Δία και του νάνου πλανήτη Δήμητρα. Μαζί με einen “σερβίς αλγόριθμο”, ακριβείς προβλέψεις των τροχιών των άλλων πλανητών μπορούν να γίνουν, όλα χωρίς τη χρήση των νόμων του Νεύτωνα για την κίνηση και τη βαρύτητα.

“Ουσιαστικά, παρακάμπτω όλα τα θεμελιώδη συστατικά της φυσικής. Πηγαίνω trực tiếp από δεδομένα σε δεδομένα,” είπε ο Qin. “Δεν υπάρχει νόμος της φυσικής στη μέση.”

Ο Joshua Burby είναι φυσικός στο DOE’s Los Alamos National Laboratory. Έλαβε το διδακτορικό του υπό τον Qin.

“Ο Hong δίδαξε στο πρόγραμμα την υποκείμενη αρχή που χρησιμοποιεί η φύση για να καθορίσει τη δυναμική κάθε φυσικού συστήματος,” είπε ο Burby. “Το κέρδος είναι ότι το δίκτυο μαθαίνει τους νόμους της πλανητικής κίνησης μετά από πολύ λίγα παραδείγματα εκπαίδευσης. Με άλλα λόγια, ο κώδικας του μαθαίνει πραγματικά τους νόμους της φυσικής.”

Πειράματα Σύντηξης

Αυτές οι αρχές και θεωρίες εφαρμόζονται τώρα από τον Qi και τον Eric Palmerduca, ο οποίος είναι μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πρόγραμμα Πλάσματος του Πανεπιστημίου του Πρίνστον. Η dvojica προσπαθεί να τις χρησιμοποιήσει για να προβλέψει τη συμπεριφορά των σωματιδίων πλάσματος σε πειράματα σύντηξης, τα οποία diễn raουν σε όλο τον κόσμο.

Η σύντηξη είναι η συνδυασμός ελαφριών στοιχείων υπό μορφή πλάσματος και είναι η δύναμη πίσω από τα άστρα και τον ήλιο. Το πλάσμα αντιπροσωπεύει το 99% του ορατού σύμπαντος και έχει τη δυνατότητα να παράγει τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Αν οι επιστήμονες μπορέσουν να αναπαράγουν τη σύντηξη στη Γη, θα μας παρέχουν μια ατελείωτη παροχή ενέργειας για την ηλεκτρική ενέργεια.

“Σε μια συσκευή μαγνητικής σύντηξης, η δυναμική του πλάσματος είναι複雑 και πολυ-κλιμακωτή, και οι αποτελεσματικοί νόμοι ή υπολογιστικά μοντέλα για μια συγκεκριμένη φυσική διαδικασία που μας ενδιαφέρει δεν είναι πάντα σαφείς,” είπε ο Qin. “Σε αυτές τις περιπτώσεις, μπορούμε να εφαρμόσουμε την τεχνική της μηχανικής μάθησης που ανέπτυξα για να δημιουργήσουμε μια διακριτή θεωρία πεδίου και στη συνέχεια να εφαρμόσουμε αυτή τη θεωρία για να κατανοήσουμε και να προβλέψουμε νέες πειραματικές παρατηρήσεις.”

Οι επιστήμονες πιστεύουν επίσης ότι αυτή η νέα τεχνική μπορεί να οδηγήσει σε μια παραδοσιακή φυσική θεωρία.

“Ενώ σε κάποιο βαθμό αυτή η μέθοδος αποκλείει την ανάγκη μιας τέτοιας θεωρίας, μπορεί επίσης να θεωρηθεί ως ένας δρόμος προς αυτή,” είπε ο Palmerduca. “Όταν προσπαθείτε να εξαγάγετε μια θεωρία, θα θέλατε να έχετε όσο το δυνατόν περισσότερα δεδομένα στη διάθεσή σας. Αν σας δοθούν κάποια δεδομένα, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε τη μηχανική μάθηση για να γεμίσετε τα κενά σε αυτά τα δεδομένα ή να επεκτείνετε το σύνολο δεδομένων.”