Вчені вперше застосували штучний інтелект для відкриття фундаментальних законів природи

Дослідники з університету Еморі (Атланта) застосували нейромережу для відкриття нових фізичних закономірностей у складних системах. На відміну від типових завдань ШІ — прогнозування чи очищення даних — ця команда використала штучний інтелект, щоб розібратися у так званій «пиловій плазмі» — стані речовини, що трапляється у космосі та на Землі, але досі залишався маловивченим.

Вчені завантажили у модель експериментальні дані про рух пластику в зарядженому газі з пилом і спостерігали, як нейромережа виявила точні описи взаємодії частинок. Це допомогло скоригувати помилки, які роками існували у теорії плазми, і відкрило можливості для вивчення складних багаточастинкових систем — від живих клітин до промислових матеріалів.

Ключем до відкриття стало поєднання реальних експериментів з інженерно адаптованою нейромережею. Замість великих масивів даних дослідники скористалися невеликим, але детальним набором інформації про рух частинок, який фіксувався за допомогою лазерної системи та швидкісної камери. Модель одразу враховувала вплив гравітації, опору середовища та взаємодій між частинками.

Нейромережа змогла з високою точністю (понад 99%) описати асиметричні сили між частинками, а також спростувала поширені у фізиці плазми припущення: наприклад, що заряд частинки завжди зростає разом із її розміром, а сила взаємодії завжди спадає однаково з відстанню. Виявилося, що ці зв’язки залежать ще й від щільності та температури плазми, а також від розміру частинок.

Результати дослідження дають універсальний підхід для аналізу будь-яких складних систем із багатьох частин і можуть застосовуватися навіть на звичайному комп’ютері. Автори підкреслюють, що це рідкісний приклад, коли штучний інтелект допоміг знайти фундаментально нові закони природи, а не просто опрацьовував статистику.