Το Emory University του Pesquisadores συνδύασε ένα ειδικά σχεδιασμένο νευρωνικό δίκτυο με πειραματικά εργαστηριακά δεδομένα. Το αποτέλεσμα εκθέτει προηγουμένως κρυμμένα μοτίβα στην αλληλεπίδραση των σωματιδίων του πλάσματος με τη σκόνη. Η ακρίβεια υπερβαίνει το 99% στην περιγραφή των μη αμοιβαίων δυνάμεων. Το έργο δημοσιεύτηκε στο Proceedings του National Academy του Sciences.
Το πλάσμα σκόνης αποτελείται από ιονισμένο αέριο που περιέχει μικροσκοπικά φορτισμένα σωματίδια. Το σύστημα Esse εμφανίζεται φυσικά στο διάστημα, όπως στους δακτυλίους του Saturno, αλλά και σε χερσαία περιβάλλοντα, όπως ο καπνός από δασικές πυρκαγιές. Οι επιστήμονες παρακολούθησαν την τρισδιάστατη κίνηση δεκάδων σωματιδίων σε έναν ελεγχόμενο θάλαμο κενού. Στη συνέχεια εφάρμοσαν την τεχνητή νοημοσύνη για να συμπεράνουν τις δυνάμεις που διέπουν τη συλλογική συμπεριφορά.
Το Modelo AI μαθαίνει δυνάμεις μεταξύ σωματιδίων με υψηλή ακρίβεια
Η ομάδα διαχώρισε την κίνηση των σωματιδίων σε τρία κύρια στοιχεία. Ένα από αυτά είναι η δύναμη έλξης που σχετίζεται με την ταχύτητα. Το Outro περιλαμβάνει περιβαλλοντικές δυνάμεις όπως η βαρύτητα. Το τρίτο καταγράφει τις άμεσες αλληλεπιδράσεις μεταξύ των σωματιδίων. Το νευρωνικό δίκτυο που εκπαιδεύτηκε με πραγματικές τροχιές κατέγραψε ασύμμετρες λεπτομέρειες. Ένα προπορευόμενο σωματίδιο μπορεί να προσελκύσει αυτό που βρίσκεται πίσω του, ενώ το υστερούν σωματίδιο πάντα απωθεί τον ηγέτη.
Η αμοιβαιότητα Essa δεν εμφανίζεται σε συστήματα πολλών σωμάτων. Οι ερευνητές συγκρίνουν το φαινόμενο με δύο βάρκες που διασχίζουν μια λίμνη και δημιουργούν κύματα. Το πέρασμα του καθενός επηρεάζει το άλλο διαφορετικά ανάλογα με τη σχετική θέση του. Το μοντέλο πέτυχε συντελεστή προσδιορισμού μεγαλύτερο από 0,99 κατά την πρόβλεψη της επιτάχυνσης των σωματιδίων.
- Το σύστημα κατέστησε δυνατή τη μέτρηση φορτίων και μηκών θωράκισης με πρωτοφανή ακρίβεια
- Ανεξάρτητες μάζες επικυρωμένες από το AI από το Experimentos
- Το Resultados έρχεται σε αντίθεση με τις κλασικές θεωρητικές υποθέσεις σχετικά με την αναλογικότητα μεταξύ μεγέθους και φορτίου
Ο Justin Burton, καθηγητής πειραματικής φυσικής, τόνισε ότι η μέθοδος δεν λειτουργεί ως μαύρο κουτί. Η δομή του δικτύου σέβεται τους γνωστούς φυσικούς περιορισμούς και μας επιτρέπει επίσης να ανακαλύψουμε ό,τι δεν ήταν γνωστό.
Οι κλασικές θεωρίες Suposições δεν αντιστέκονται στα νέα δεδομένα
Το προηγούμενο Teorias υπέθεσε ότι το φορτίο ενός σωματιδίου σκόνης αυξάνεται αναλογικά με την ακτίνα του. Τα δεδομένα δείχνουν ότι η σχέση είναι πιο περίπλοκη. Το Ela ποικίλλει ανάλογα με την πυκνότητα και τη θερμοκρασία του πλάσματος. Ο παρατηρούμενος εκθέτης είναι μεταξύ 0,30 και 0,80 και αυξάνεται με την πίεση του αερίου υποβάθρου.
Outra Η κοινή υπόθεση υποστήριζε ότι οι δυνάμεις μεταξύ των σωματιδίων πέφτουν εκθετικά με την απόσταση, ανεξάρτητα από το μέγεθος. Η ανάλυση αποκάλυψε σαφή εξάρτηση από το μέγεθος των σωματιδίων από τη διάσπαση της δύναμης. Επιπλέον Experimentos επιβεβαίωσε αυτές τις αποκλίσεις.
Ο Ilya Nemenman, καθηγητής θεωρητικής φυσικής, εξήγησε ότι η υψηλή ακρίβεια επέτρεψε να διορθωθούν παλιές ανακρίβειες. Το μοντέλο προσφέρει ποσοτικές περιγραφές που δεν υπήρχαν προηγουμένως. Ο Wentao Yu, πρώτος συγγραφέας, εργάστηκε στο έργο ως διδακτορικός φοιτητής στο Emory και τώρα συνεχίζει την έρευνα στο Caltech. Ο Eslam Abdelaleem, συν-συγγραφέας, υπηρετεί ως μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Georgia Tech.
Το Plasma με σκόνη εμφανίζεται σε περιβάλλοντα από την καθημερινή ζωή μέχρι τον κόσμο
Το πλάσμα ονομάζεται τέταρτη κατάσταση της ύλης επειδή τα ηλεκτρόνια και τα ιόντα κινούνται ελεύθερα. Το Ele αποτελεί περίπου το 99,9% του ορατού σύμπαντος, από ηλιακούς ανέμους έως κεραυνούς. Η έκδοση σκόνης προσθέτει φορτισμένους κόκκους που αλλάζουν τη συμπεριφορά.
Na Lua, η ασθενής βαρύτητα αφήνει τα σωματίδια σκόνης να επιπλέουν και να κολλάνε στα ρούχα των αστροναυτών. Σε πυρκαγιές στο Terra, τα φορτισμένα σωματίδια αιθάλης μπορεί να επηρεάσουν τα ραδιοσήματα που χρησιμοποιούνται από τους πυροσβέστες. Στο εργαστήριο, οι επιστήμονες αιωρούν πλαστικές μικροσφαίρες σε θάλαμο κενού και προσαρμόζουν την πίεση για να προσομοιώσουν πραγματικές συνθήκες.
Η τεχνική τομογραφικής απεικόνισης που αναπτύχθηκε στο εργαστήριο του Burton χρησιμοποιεί ένα φύλλο λέιζερ που σαρώνει τον όγκο. Μια κάμερα υψηλής ταχύτητας καταγράφει εικόνες που, όταν συνδυάζονται, ανασυνθέτουν τρισδιάστατες τροχιές μέσα σε λίγα λεπτά.
Το Abordagem ανοίγει το δρόμο για άλλα συστήματα πολλών σωμάτων
Το πλαίσιο που αναπτύχθηκε στο Emory εκτελείται σε έναν κοινό επιτραπέζιο υπολογιστή. Το Ele μπορεί να προσαρμοστεί για τη μελέτη κολλοειδών σε βιομηχανικά χρώματα και μελάνια ή συλλογικές αλληλεπιδράσεις σε ομάδες ζωντανών κυττάρων. Η Nemenman σχεδιάζει να εφαρμόσει παρόμοιες ιδέες στη μελέτη της συλλογικής κίνησης σε βιολογικά συστήματα κατά τη διάρκεια μιας πρακτικής άσκησης στο Alemanha.
Ο Vyacheslav Lukin, διευθυντής προγράμματος στο National Science Foundation, επαίνεσε τη διεπιστημονική συνεργασία. Η πρόοδος συνδυάζει τη φυσική του πλάσματος και την τεχνητή νοημοσύνη και μπορεί να ωφελήσει την κατανόηση των ζωντανών συστημάτων.
Η έρευνα έλαβε πρωτογενή υποστήριξη από το NSF, με πρόσθετη χρηματοδότηση από το Simons Foundation. Οι συγγραφείς τονίζουν ότι η επιτυχία εξαρτάται από τον προσεκτικό σχεδιασμό του δικτύου και την ανθρώπινη ερμηνεία των αποτελεσμάτων.
Οι τεχνικοί πειραμάτων Detalhes ενισχύουν την αξιοπιστία
Οι ερευνητές επικύρωσαν το μοντέλο με δύο ανεξάρτητους τρόπους για να συμπεράνουν τη μάζα κάθε σωματιδίου. Οι τιμές συμπίπτουν και ταιριάζουν με άμεσες μετρήσεις με οπτικό μικροσκόπιο. Η εσωτερική συνέπεια Essa αυξάνει την εμπιστοσύνη στις δυνάμεις που συνάγονται.
Το νευρωνικό δίκτυο ενσωματώνει φυσικές συμμετρίες και ασχολείται με μη πανομοιότυπα σωματίδια. Η εκπαίδευση χρησιμοποίησε περιορισμένο όγκο πειραματικών δεδομένων, τα οποία απαιτούσαν συγκεκριμένη αρχιτεκτονική. Οι εβδομαδιαίες συνεδρίες Reuniões για περισσότερο από ένα χρόνο βελτίωσαν τη δομή σε ένα σχετικά απλό αλλά ισχυρό μοντέλο.
Το δυναμικό Impacto υπερβαίνει τη φυσική του πλάσματος
Το Cientistas βλέπει δυνατότητες σε τομείς όπως τα βιομηχανικά υλικά και η βιολογία. Στον καρκίνο, για παράδειγμα, η κατανόηση των συλλογικών αλληλεπιδράσεων των κυττάρων μπορεί να ρίξει φως στις διαδικασίες μετάστασης. Η μέθοδος προσφέρει ένα σημείο εκκίνησης για την εξαγωγή νόμων σε συστήματα όπου οι άμεσες αλληλεπιδράσεις είναι δύσκολο να μοντελοποιηθούν.
Το Burton συγκρίνει την υπεύθυνη χρήση του AI με την αποστολή της εξερεύνησης του αγνώστου. Το Ele πιστεύει ότι το εργαλείο, όταν χρησιμοποιείται σωστά, ανοίγει πόρτες σε εντελώς νέες σφαίρες ανακαλύψεων.
Η μελέτη δείχνει ότι η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να υπερβεί την ανάλυση ή την πρόβλεψη. Κάτω από τις κατάλληλες συνθήκες, βοηθά στην αποκάλυψη των νόμων της φύσης που έχουν παραμείνει κρυμμένοι.