ΑΙ ανακαλύπτει από την αρχή την Φυσική

Ενέργεια, μάζα, ταχύτητα. Οι τρεις μεταβλητές συνθέτουν την εικονική εξίσωση του Αϊνστάιν E=MC2. Γνώριζε όμως ο Αϊνστάιν για αυτές τις έννοιες από την αρχή; Ένα πρόδρομο βήμα για την κατανόηση της φυσικής είναι ο εντοπισμός των σχετικών μεταβλητών.

Χωρίς την έννοια της ενέργειας, της μάζας και της ταχύτητας, ο Αϊνστάιν δεν θα μπορούσε να ανακαλύψει την θεωρία της σχετικότητας.

Μπορούν όμως τέτοιες μεταβλητές να ανακαλυφθούν αυτόματα; Κάτι τέτοιο θα μπορούσε να επιταχύνει σημαντικά την επιστημονική ανακάλυψη. Αυτή είναι η ερώτηση που έθεσαν οι ερευνητές της Columbia Engineering σε ένα νέο πρόγραμμα AI που σχεδιάστηκε για να παρατηρεί φυσικά φαινόμενα μέσω μιας βιντεοκάμερας και στη συνέχεια προσπαθεί να να αναζητήσει το ελάχιστο των θεμελιωδών μεταβλητών που περιγράφουν πλήρως την παρατηρούμενη δυναμική.

Η μελέτη δημοσιεύτηκε στις 25 Ιουλίου στο Nature Computational Science.

Οι ερευνητές ξεκίνησαν τροφοδοτώντας το σύστημα βίντεο με φαινόμενα για τα οποία γνώριζαν ήδη την απάντηση. Για παράδειγμα, έδωσαν ένα βίντεο με ένα διπλό εκκρεμές που αιωρείται. Το φαινόμενο είναι γνωστό ότι έχει ακριβώς τέσσερις “μεταβλητές κατάστασης” – την γωνία και τη γωνιακή ταχύτητα καθενός από τους δύο βραχίονες.

Μετά από μερικές ώρες ανάλυσης, το AI έδωσε την απάντηση: 4.7. Στη συνέχεια, οι ερευνητές προχώρησαν στην οπτικοποίηση των πραγματικών μεταβλητών που εντόπισε το πρόγραμμα.

Η εξαγωγή των ίδιων των μεταβλητών δεν ήταν εύκολη, καθώς το πρόγραμμα δεν μπορούσε να τις περιγράψει με κάποιον τρόπο που ήταν κατανοητός στον άνθρωπο. Μετά από κάποια εξέταση, φάνηκε ότι δύο από τις μεταβλητές που επέλεξε το πρόγραμμα αντιστοιχούσαν στις γωνίες των βραχιόνων, αλλά οι δύο μεταβλητές παρέμεναν μυστήριο.

“Προσπαθήσαμε να συσχετίσουμε τις άλλες μεταβλητές με οτιδήποτε μπορούσαμε να σκεφτούμε: γωνιακές και γραμμικές ταχύτητες, κινητική και δυναμική ενέργεια και διάφορους συνδυασμούς γνωστών ποσοτήτων”, ανέφερεε ο Boyuan Chen Ph.D., επίκουρος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο Duke, που ηγήθηκε του project.

“Όμως τίποτα δεν φαινόταν να ταιριάζει απόλυτα”. Η ομάδα ήταν σίγουρη ότι η τεχνητή νοημοσύνη είχε βρει ένα έγκυρο σύνολο τεσσάρων μεταβλητών, καθώς έκανε πολύ καλές προβλέψεις, “αλλά δεν καταλαβαίνουμε ακόμη τη μαθηματική γλώσσα που μιλάει”, εξήγησε.

Μετά την επικύρωση ορισμένων άλλων φυσικών συστημάτων με γνωστές λύσεις, οι ερευνητές τροφοδότησαν βίντεο με συστήματα για τα οποία δεν γνώριζαν τη ρητή απάντηση και το πρόγραμμα συνέχιζε να επιστρέφει απίστευτες ποσότητες μεταβλητών.

“Πάντα αναρωτιόμουν, αν θα συναντούσαμε ποτέ κάποια ευφυή εξωγήινη φυλή, θα είχαν ανακαλύψει τους ίδιους νόμους της φυσικής με εμάς ή θα μπορούσαν να περιγράψουν το σύμπαν με έναν διαφορετικό τρόπο;” δήλωσε ο Hod Lipson, διευθυντής του Creative Machines Lab στο Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών.

“Ίσως ορισμένα από τα φαινόμενα είναι αινιγματικά και πολύπλοκα επειδή προσπαθούμε να τα κατανοήσουμε με ένα λάθος σύνολο μεταβλητών. Στα πειράματα, ο αριθμός των μεταβλητών ήταν ο ίδιος κάθε φορά που το AI ξεκινούσε, αλλά οι συγκεκριμένες μεταβλητές ήταν διαφορετικές κάθε φορά. Άρα ναι, υπάρχουν εναλλακτικοί τρόποι για να περιγράψουμε το σύμπαν και είναι πολύ πιθανό οι επιλογές μας να μην είναι τέλειες”.