ШІ допоміг відкрити нову фізику у запиленій плазмі

Науковці з Університету Еморі використали нейромережу, для визначення закономірностей руху у запиленій плазмі — іонізованому газі з зарядженими частинками пилу.

Дослідження базується на експериментах у вакуумній камері та новому ШІ-методі. За словами науковців, повністю розуміють, як і чому працює ця система.

«Ми довели, що ШІ здатен відкривати нову фізику. І що важливо — цей підхід універсальний і може застосовуватись до інших багаточастинкових систем», — зазначив співавтор роботи професор експериментальної фізики Джастін Бертон.

Модель нейромережі, натренована на тривимірних траєкторіях частинок у запиленій плазмі, описала асиметричні (нереципрокні) сили з точністю понад 99%. Це дозволило виявити неточності у поширених теоретичних припущеннях. 

Наприклад, виявилось, що заряд частинки не зростає строго пропорційно до її радіуса, як вважалося раніше. Також залежність сили взаємодії між частинками від відстані насправді залежить від розміру частинок — всупереч усталеним уявленням.

Дослідники порівняли принцип із взаємодією двох човнів на воді. Коли один іде попереду, його хвилі можуть притягувати або відштовхувати другий. У запиленій плазмі лідер притягує того, хто позаду, але не навпаки, і ця асиметрія тепер має точне пояснення.

Команда розробила спеціальну томографічну систему: лазер сканує «зріз» простору у вакуумній камері, а високошвидкісна камера фіксує положення частинок. У результаті формується 3D-модель руху системи протягом кількох хвилин.

Нейромережа моделює три типи сил: в’язкість середовища, зовнішні сили та міжчастинкові взаємодії. І все це — на звичайному настільному комп’ютері.

Автори сподіваються, що цей підхід стане базою для вивчення інших складних систем: від фарб та чорнил до біологічних тканин. Один із керівників дослідження, професор Ілля Неменман, планує адаптувати методику для аналізу колективної поведінки клітин.

Науковці наголошують, що у подібних дослідженнях все одно потрібні експерти-люди, щоб правильно побудувати архітектуру нейромережі, інтерпретувати результати й перевірити їх експеримент

Нагадаємо, у липні інженери з UCLA за допомогою ШІ створили новий клас пасивних матеріалів, які можна структурно «запрограмувати» для довільного керування заломленням світла.