Algoritmi planeettojen kiertoradan ennustamiseksi voi olla avain loputtomaan energian saantiin 

Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Princetonin plasmafysiikan laboratorion (PPPL) tutkijan kehittämä tietokonealgoritmi voi ennustaa tarkasti planeettojen kiertoradan aurinkokunnassa. Se luottaa tekoälyyn (AI) kehittääkseen ennusteita aikaisemman kokemuksen perusteella. 

Nyt tämän algoritmin perusteita mukautetaan muilla aloilla, erityisesti mitä tulee plasman ennustamiseen ja hallintaan fuusiolaitoksissa. Nämä laitokset voivat kerätä fuusioenergiaa, joka saa voiman aurinkoon ja tähtiin, maan päällä.

Hong Qin on PPPL-fyysikko ja vuonna julkaistun artikkelin kirjoittaja Tieteellinen raportit. 

”Yleensä fysiikassa tehdään havaintoja, luodaan teoria näiden havaintojen perusteella ja sitten käytetään tätä teoriaa uusien havaintojen ennustamiseen”, Qin sanoi. ”Minä korvaan tämän prosessin eräänlaisella mustalla laatikolla, joka voi tuottaa tarkkoja ennusteita käyttämättä perinteistä teoriaa tai lakia.”

Tietokoneohjelma

Qinin kehittämä tietokoneohjelma perustuu syötettyihin tietoihin aiemmista havainnoista, jotka koskevat Maan, Marsin, Merkuriuksen, Venuksen, Jupterin ja kääpiöplaneetan Ceresin kiertoradat. "Palvelualgoritmin" kanssa voidaan tehdä tarkkoja ennusteita muiden planeettojen kiertoradoista ilman Newtonin liike- ja gravitaatiolakeja.

"Pohjimmiltaan ohitin kaikki fysiikan perustekijät. Siirryn suoraan datasta dataan", Qin sanoi. "Keskellä ei ole fysiikan lakia."

Joshua Burby on fyysikko DOE:n Los Alamosin kansallisessa laboratoriossa. Hän sai tohtorintutkinnon Qinin alaisuudessa.

”Hong opetti ohjelmalle luonnon käyttämän perusperiaatteen minkä tahansa fyysisen järjestelmän dynamiikan määrittämiseen”, Burby sanoi. ”Hyötynä on se, että verkko oppii planeettojen liikkeen lait nähtyään vain hyvin vähän harjoitusesimerkkejä. Toisin sanoen hänen koodinsa todella ’oppii’ fysiikan lait.”

Fuusiokokeet

Qi ja Eric Palmerduca, joka on Princetonin yliopiston plasmafysiikan jatko-opiskelija, muokkaavat nyt näitä periaatteita ja teorioita. Pari yrittää käyttää niitä ennustamaan plasmahiukkasten käyttäytymistä fuusiokokeissa, joita tehdään ympäri maailmaa. 

Fuusio on yhdistettyä valoelementtejä plasman muodossa, ja se on voimaa tähtien ja auringon takana. Plasma edustaa 99 % näkyvästä maailmankaikkeudesta, ja se pystyy tuottamaan valtavia määriä energiaa. Jos tiedemiehet pystyvät jäljittelemään fuusiota maan päällä, se tarjoaisi meille loputtoman sähkönlähteen. 

"Magneettisulatuslaitteessa plasmojen dynamiikka on monimutkaista ja monitasoista, eivätkä minkään kiinnostavan fyysisen prosessin tehokkaat hallitsevat lait tai laskennalliset mallit ole aina selkeitä", Qin sanoi. "Näissä skenaarioissa voimme soveltaa koneoppimistekniikkaa, jonka kehitin luomaan erillisen kenttäteorian, ja sitten soveltaa tätä erillistä kenttäteoriaa uusien kokeellisten havaintojen ymmärtämiseen ja ennustamiseen."

Tiedemiehet uskovat myös, että tämä uusi tekniikka voisi kehittää perinteisen fysikaalisen teorian. 

Vaikka tämä menetelmä jossain mielessä sulkee pois tällaisen teorian tarpeen, sitä voidaan pitää myös polkuna kohti sellaista”, Palmerduca sanoi. ”Kun yrität päätellä teoriaa, haluat käyttää mahdollisimman paljon dataa käytettävissäsi. Jos sinulla on dataa, voit käyttää koneoppimista täyttääksesi datan aukot tai muuten laajentaaksesi datajoukkoa.”