Algoritmi planeettojen ratojen ennustamiseen voisi olla avain loputtomaan energianlähteeseen

Yhdysvaltain energiaministeriön (DOE) Princetonin plasmafysiikan laboratoriossa (PPPL) työskentelevä tutkija on kehittänyt tietokonealgoritmin, joka voi ennustaa planeettojen ratoja aurinkokunnassa. Se perustuu tekoälyyn, joka kehittää ennusteita aiemman kokemuksen perusteella.

Nyt algoritmin periaatteita sovelletaan muissa aloissa, erityisesti plasman ennustamiseen ja säätelyyn fuusiolaitteissa. Nämä laitteet voivat hyödyntää fuusienergiaa, joka voimaa aurinkoa ja tähtiä, maapallolla.

Hong Qin on PPPL:n fyysikko ja tutkimuksen kirjoittaja, joka on julkaistu Scientific Reports-julkaisussa.

“Yleensä fysiikassa tehdään havaintoja, luodaan teoria havaintojen perusteella ja sitten käytetään tätä teoriaa uusien havaintojen ennustamiseen”, Qin sanoi. “Mitä olen tekemässä, on korvaaminen tällä prosessilla mustalla laatikolla, joka voi tuottaa tarkkoja ennusteita ilman perinteisen teorian tai lain käyttämistä.”

Tietokoneohjelma

Qin kehittämä tietokoneohjelma perustuu aiempiin havaintoihin planeettojen radoista, kuten Maan, Marsin, Merkurin, Venuksen, Jupiterin ja kääpiöplaneetta Ceresin. Ohjelman avulla voidaan tehdä tarkkoja ennusteita muiden planeettojen radoista ilman Newtonin liikkeen ja gravitaation lakeja.

“Periaatteessa ohitin kaikki fysiikan perusainekset”, Qin sanoi. “Menen suoraan datasta dataan. Siinä ei ole fysiikan lakia väliin.”

Joshua Burby on DOE:n Los Alamosin kansallisen laboratorion fyysikko, joka on suorittanut tohtorintutkinnon Qinin johdolla.

“Hong opetti ohjelmalle luonnon periaatteen, jota käytetään minkä tahansa fysikaalisen järjestelmän dynamiikan määrittämiseen”, Burby sanoi. “Tuloksena on, että verkko oppii planeettojen liikkeen lait sen nähtyä vain muutamia koulutus-esimerkkejä. Toisin sanoen, hänen koodinsa oppii fysiikan lait.”

Fuusiokokeet

Nämä periaatteet ja teoriat sovelletaan nyt Qi ja Eric Palmerducan avulla, joka on Princetonin yliopiston plasmafysiikan ohjelman jatko-opiskelija. He yrittävät käyttää niitä plasmapartikkelien käyttäytymisen ennustamiseen fuusiokokeissa, jotka suoritetaan ympäri maailmaa.

Fuusiota on yhdistetty kevyet alkuaineet plasmamuodossa, ja se on tähtien ja auringon voiman lähde. Plasma edustaa 99 % näkyvää maailmankaikkeutta, ja se sisältää valtavan energian tuotannon potentiaalin. Jos tutkijat voivat jäljitellä fuusiota maapallolla, se tarjoaisi meille loputtoman sähkön lähteen.

“Magneettisessa fuusiolaiteessa plasman dynamiikka on monimutkainen ja moni-asteinen, ja tehokkaat hallitsevat lait tai laskennalliset mallit tietyn fyysisen prosessin, josta olemme kiinnostuneita, eivät aina ole selvät”, Qin sanoi. “Näissä tilanteissa voidaan soveltaa tekoälytekniikkaa, jonka kehittäminen on mahdollista, ja sitten soveltaa tätä diskreettiä kenttäteoriaa uusien kokeellisten havaintojen ymmärtämiseen ja ennustamiseen.”

Tutkijat uskovat myös, että tämä uusi tekniikka voi kehittää perinteisen fysikaalisen teorian.

Vaikka tämä menetelmä poistaa tarpeen tällaiselle teorialle, se voidaan myös nähdä polkuna kohti sitä”, Palmerduca sanoi. “Kun yrität johtaa teoriaa, haluat käytettävissäsi mahdollisimman paljon dataa. Jos sinulle annetaan jotain dataa, voit käyttää tekoälyä täyttämään aukot siinä datassa tai laajentamaan datakokonaisuutta.”