ШІ допоміг вченим відкрити нові фізичні закони, пов’язані з четвертим станом речовини

Фізики за допомогою машинного навчання виявили несподівані деталі взаємодії частинок у складних системах. Їхня робота присвячена нереципрокним силам, коли одна частинка впливає на іншу інакше, ніж та впливає на неї у відповідь, пише ScienceDaily.

У дослідженні взяли участь експериментальні та теоретичні фізики з Університету Еморі. Вони об'єднали спеціально розроблену нейромережу з лабораторними даними про пилову плазму.

Вчені довели, що штучний інтелект здатний не тільки аналізувати дані або робити прогнози. За їхніми словами, ШІ може допомогти відкрити абсолютно нові закони фізики.

У своєму дослідженні за допомогою ШІ вчені зробили одне з найдетальніших на сьогодні описів фізики, що керує пиловою плазмою. Ця система складається з іонізованого газу, наповненого взаємодіючими зарядженими частинками, включаючи крихітні пилинки.

Використовуючи свою нейромережу, фізики змогли описати нереципрокні сили з точністю понад 99%. Ці сили, як відомо, дуже складно виміряти та змоделювати.

Дослідники вважають, що цей метод можна широко застосовувати до систем, що складаються з безлічі взаємодіючих компонентів. Вони варіюються від промислових матеріалів, таких як фарба та чорнило, до груп живих клітин.

У виданні зазначили, що лабораторія Бертона вивчає пилову плазму та подібні матеріали, відтворюючи їх у контрольованих експериментах. Дослідники поміщають крихітні пластикові частинки у заповнену плазмою вакуумну камеру, щоб моделювати більш складні системи. Регулюючи тиск газу, вони можуть імітувати реальні умови та спостерігати, як частинки реагують на різні сили.

Для цього проєкту вчені розробили метод томографічної візуалізації, що дозволяє фіксувати тривимірний (3D) рух частинок. По камері переміщується лазерна смуга, а високошвидкісна камера записує зображення. Потім ці знімки об'єднуються для реконструкції положень десятків частинок у часі, що дозволяє дослідникам детально відстежувати їхній рух.

У виданні додали, що після навчання на 3D-траєкторіях частинок ШІ успішно вловив складні взаємодії, включаючи асиметричні сили між частинками. Дослідники порівнюють цю поведінку з двома човнами, що рухаються по озеру. Кожен човен створює хвилі, які впливають на інший.

Ці результати також ставлять під сумнів більш ранні теорії. Згідно з однією з давніх ідей, електричний заряд частинки збільшується прямо пропорційно її розміру. Нові дані показують, що, хоча більші частинки дійсно несуть більший заряд, ця залежність є складнішою і залежить від таких факторів, як щільність і температура плазми.

Раніше вчені вперше застосували штучний інтелект, щоб у цифровому форматі відтворити обличчя чоловіка, який загинув під час виверження вулкана Везувій.

Зображення відтворює чоловіка, останки якого знайшли разом з ще однією людиною – вони намагалися втекти з міста в напрямку узбережжя під час катастрофи.