کشف قوانین جدید فیزیک توسط هوش مصنوعی در دانشگاه اموری

پژوهشگران دانشگاه اموری در آتلانتا، جورجیا، با آموزش یک شبکه عصبی به کشف قوانین جدید فیزیک دست یافتند. این سیستم هوش مصنوعی با استفاده از داده‌های تجربی مربوط به پلاسمای غباری، توصیف‌های دقیق و شگفت‌انگیزی از نیروهای ناشناخته ارائه داد و فرضیات قدیمی فیزیک پلاسما را اصلاح کرد.

هوش مصنوعی و اصلاح فرضیات فیزیک پلاسما

توسعه این سیستم نشان می‌دهد که هوش مصنوعی می‌تواند برای کشف قوانین ناشناخته‌ای که تعامل ذرات را در یک سیستم کنترل می‌کنند، به کار رود. این پیشرفت، راه را برای مطالعه سیستم‌های پیچیده و چندذره‌ای به شیوه‌هایی کاملاً نوین هموار می‌سازد.

«ما نشان دادیم که می‌توان از هوش مصنوعی برای کشف نکات جدید در فیزیک استفاده کرد. روش ما در هوش مصنوعی یک جعبه سیاه نیست. ما می‌دانیم این سیستم چگونه و چرا کار می‌کند. چارچوبی که ارائه می‌دهد نیز قابل‌تعمیم است و می‌تواند به‌طور بالقوه در سایر سیستم‌های چندذره‌ای به کار رود و مسیرهای تازه‌ای برای کشف باز کند.»

پلاسمای غباری: ماده‌ای اسرارآمیز در کیهان

پژوهشگران کار خود را با ترکیب آزمایش‌های واقعی و یک مدل هوش مصنوعی دقیق آغاز کردند. آنها مطالعه خود را با پلاسمای غباری کلید زدند؛ حالتی از ماده که در سراسر کیهان، از حلقه‌های زحل و سطح ماه گرفته تا دود ناشی از آتش‌سوزی‌های جنگلی روی زمین، یافت می‌شود.

با وجود حضور گسترده آن در کیهان، نیروهای دقیقی که میان ذرات در پلاسمای غباری عمل می‌کنند، همچنان به‌درستی درک نشده‌اند. دلیل این امر، رفتار غیرمتقابل این سیستم است؛ به این معنا که نیرویی که یک ذره بر دیگری وارد می‌کند، الزاماً با نیرویی برابر از سوی ذره دیگر پاسخ داده نمی‌شود.

روش‌شناسی و آموزش شبکه عصبی

برای مقابله با این چالش، محققان یک سامانه تصویربرداری سه‌بعدی پیشرفته ساختند تا حرکت ذرات ریزپلاستیکی را درون محفظه‌ای پر از پلاسما مشاهده کنند. نتایج این مطالعه سپس برای آموزش یک شبکه عصبی سفارشی استفاده شد.

برخلاف اکثر مدل‌های هوش مصنوعی که به داده‌های عظیم نیاز دارند، شبکه ساخته‌شده توسط دانشگاه اموری با مجموعه‌ای از داده‌های کوچک اما غنی آموزش داده شد و به‌گونه‌ای طراحی شده بود که قوانین فیزیکی داخلی مانند گرانش، مقاومت هوا و نیروهای بین‌ذره‌ای را در نظر بگیرد.