आवेशित कण प्रणालियों में छिपे कानूनों की खोज के लिए शोधकर्ता एआई का उपयोग करते हैं

एमोरी विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने प्रायोगिक प्रयोगशाला डेटा के साथ एक कस्टम-डिज़ाइन किए गए तंत्रिका नेटवर्क को जोड़ा। परिणाम धूल के साथ प्लाज्मा कणों की बातचीत में पहले से छिपे हुए पैटर्न को उजागर करता है। गैर-पारस्परिक बलों का वर्णन करने में सटीकता 99% से अधिक है। यह कार्य राष्ट्रीय विज्ञान अकादमी की कार्यवाही में प्रकाशित हुआ था।

धूल प्लाज्मा में आयनित गैस होती है जिसमें सूक्ष्म आवेशित कण होते हैं। यह प्रणाली प्राकृतिक रूप से अंतरिक्ष में पाई जाती है, जैसे कि शनि के छल्लों में, और स्थलीय वातावरण में भी, जैसे कि जंगल की आग से निकलने वाला धुआं। वैज्ञानिकों ने एक नियंत्रित निर्वात कक्ष में दर्जनों कणों की त्रि-आयामी गति को ट्रैक किया। फिर उन्होंने सामूहिक व्यवहार को नियंत्रित करने वाली ताकतों का पता लगाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता का उपयोग किया।

एआई मॉडल उच्च सटीकता के साथ कणों के बीच बलों को सीखता है

टीम ने कण गति को तीन मुख्य घटकों में विभाजित किया। उनमें से एक गति-संबंधित ड्रैग फोर्स है। दूसरे में गुरुत्वाकर्षण जैसी पर्यावरणीय ताकतें शामिल हैं। तीसरा कणों के बीच सीधी बातचीत को पकड़ता है। वास्तविक प्रक्षेप पथ के साथ प्रशिक्षित तंत्रिका नेटवर्क ने असममित विवरण कैप्चर किया। एक अग्रणी कण अपने पीछे वाले को आकर्षित कर सकता है, जबकि पीछे चलने वाला कण हमेशा नेता को विकर्षित करता है।

यह गैर-पारस्परिकता कई-निकाय प्रणालियों में दिखाई देती है। शोधकर्ताओं ने इस घटना की तुलना दो नावों द्वारा झील को पार करने और लहरें पैदा करने से की है। प्रत्येक का जागना दूसरे को उनकी सापेक्ष स्थिति के आधार पर अलग-अलग तरीके से प्रभावित करता है। कण त्वरण की भविष्यवाणी करते समय मॉडल ने 0.99 से अधिक निर्धारण गुणांक प्राप्त किया।

• इस प्रणाली ने अभूतपूर्व सटीकता के साथ भार और कवच की लंबाई को मापना संभव बना दिया
• स्वतंत्र प्रयोगों ने एआई-अनुमानित द्रव्यमानों को मान्य किया
• परिणाम आकार और भार के बीच आनुपातिकता के बारे में शास्त्रीय सैद्धांतिक धारणाओं का खंडन करते हैं

प्रायोगिक भौतिकी के प्रोफेसर जस्टिन बर्टन ने इस बात पर प्रकाश डाला कि यह विधि ब्लैक बॉक्स के रूप में काम नहीं करती है। नेटवर्क संरचना ज्ञात भौतिक बाधाओं का सम्मान करती है और हमें वह खोजने की भी अनुमति देती है जो ज्ञात नहीं था।

क्लासिक सैद्धांतिक धारणाएँ नए डेटा का विरोध नहीं करतीं

पिछले सिद्धांतों में माना गया था कि धूल के कण पर आवेश उसकी त्रिज्या के अनुपात में बढ़ता है। डेटा से पता चलता है कि रिश्ता अधिक जटिल है। यह प्लाज्मा के घनत्व और तापमान के आधार पर भिन्न होता है। प्रेक्षित घातांक 0.30 और 0.80 के बीच है, और पृष्ठभूमि गैस दबाव के साथ बढ़ता है।

एक अन्य आम धारणा यह है कि आकार की परवाह किए बिना, कणों के बीच बल दूरी के साथ तेजी से गिरते हैं। विश्लेषण से बल क्षय पर स्पष्ट कण आकार निर्भरता का पता चला। अतिरिक्त प्रयोगों ने इन विचलनों की पुष्टि की।

सैद्धांतिक भौतिकी के प्रोफेसर इल्या नेमेनमैन ने बताया कि उच्च परिशुद्धता ने पुरानी अशुद्धियों को ठीक करना संभव बना दिया है। मॉडल मात्रात्मक विवरण प्रस्तुत करता है जो पहले मौजूद नहीं था। वेन्ताओ यू, पहले लेखक, ने एमोरी में डॉक्टरेट छात्र के रूप में इस परियोजना पर काम किया और अब कैलटेक में शोध कर रहे हैं। एस्लाम अब्देलालीम, सह-लेखक, जॉर्जिया टेक में पोस्टडॉक्टरल फेलो के रूप में कार्यरत हैं।

धूलयुक्त प्लाज्मा रोजमर्रा की जिंदगी से लेकर ब्रह्मांड तक के वातावरण में दिखाई देता है

प्लाज्मा को पदार्थ की चौथी अवस्था कहा जाता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन और आयन स्वतंत्र रूप से गति करते हैं। यह सौर हवाओं से लेकर बिजली तक, दृश्यमान ब्रह्मांड का लगभग 99.9% हिस्सा बनाता है। धूल संस्करण में आवेशित कण शामिल होते हैं जो व्यवहार को बदल देते हैं।

चंद्रमा पर, कमजोर गुरुत्वाकर्षण के कारण धूल के कण तैरते रहते हैं और अंतरिक्ष यात्रियों के कपड़ों पर चिपक जाते हैं। पृथ्वी पर जंगल की आग में, आवेशित कालिख कण अग्निशामकों द्वारा उपयोग किए जाने वाले रेडियो संकेतों में हस्तक्षेप कर सकते हैं। प्रयोगशाला में, वैज्ञानिक एक निर्वात कक्ष में प्लास्टिक माइक्रोस्फीयर को निलंबित करते हैं और वास्तविक स्थितियों का अनुकरण करने के लिए दबाव को समायोजित करते हैं।

बर्टन की प्रयोगशाला में विकसित टोमोग्राफिक इमेजिंग तकनीक एक लेजर शीट का उपयोग करती है जो वॉल्यूम को स्कैन करती है। एक हाई-स्पीड कैमरा छवियों को रिकॉर्ड करता है, जो संयुक्त होने पर मिनटों में 3डी प्रक्षेप पथ का पुनर्निर्माण करता है।

दृष्टिकोण अन्य अनेक-निकाय प्रणालियों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है

एमोरी में विकसित फ्रेमवर्क एक सामान्य डेस्कटॉप कंप्यूटर पर चलता है। इसे औद्योगिक पेंट और स्याही में कोलाइड्स या जीवित कोशिकाओं के समूहों में सामूहिक बातचीत का अध्ययन करने के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। नेमेनमैन ने जर्मनी में एक इंटर्नशिप के दौरान जैविक प्रणालियों में सामूहिक आंदोलन के अध्ययन के लिए इसी तरह के विचारों को लागू करने की योजना बनाई है।

नेशनल साइंस फाउंडेशन के कार्यक्रम निदेशक व्याचेस्लाव लुकिन ने अंतःविषय सहयोग की प्रशंसा की। यह प्रगति प्लाज्मा भौतिकी और कृत्रिम बुद्धिमत्ता को जोड़ती है और जीवित प्रणालियों की समझ को लाभ पहुंचा सकती है।

सिमंस फाउंडेशन से अतिरिक्त फंडिंग के साथ, अनुसंधान को एनएसएफ से प्राथमिक समर्थन प्राप्त हुआ। लेखक इस बात पर जोर देते हैं कि सफलता सावधानीपूर्वक नेटवर्क डिज़ाइन और परिणामों की मानवीय व्याख्या पर निर्भर करती है।

प्रयोग के तकनीकी विवरण विश्वसनीयता को सुदृढ़ करते हैं

शोधकर्ताओं ने प्रत्येक कण के द्रव्यमान का अनुमान लगाने के लिए मॉडल को दो स्वतंत्र तरीकों से मान्य किया। मान ऑप्टिकल माइक्रोस्कोपी द्वारा प्रत्यक्ष माप से मेल खाते और मेल खाते हैं। यह आंतरिक स्थिरता अनुमानित शक्तियों में आत्मविश्वास बढ़ाती है।

तंत्रिका नेटवर्क भौतिक समरूपता को शामिल करता है और गैर-समान कणों से निपटता है। प्रशिक्षण में सीमित मात्रा में प्रयोगात्मक डेटा का उपयोग किया गया, जिसके लिए एक विशिष्ट वास्तुकला की आवश्यकता थी। एक वर्ष से अधिक समय तक साप्ताहिक बैठकों ने संरचना को अपेक्षाकृत सरल लेकिन शक्तिशाली मॉडल में परिष्कृत किया।

संभावित प्रभाव प्लाज़्मा भौतिकी से परे है

वैज्ञानिक औद्योगिक सामग्री और जीव विज्ञान जैसे क्षेत्रों में संभावनाएं देखते हैं। उदाहरण के लिए, कैंसर में, सामूहिक कोशिका अंतःक्रिया को समझने से मेटास्टेसिस प्रक्रियाओं पर प्रकाश डाला जा सकता है। यह विधि उन प्रणालियों में कानूनों का अनुमान लगाने के लिए एक प्रारंभिक बिंदु प्रदान करती है जहां प्रत्यक्ष इंटरैक्शन को मॉडल करना मुश्किल होता है।

बर्टन एआई के जिम्मेदार उपयोग की तुलना अज्ञात की खोज के मिशन से करते हैं। उनका मानना ​​है कि उपकरण, जब अच्छी तरह से उपयोग किया जाता है, तो खोज के बिल्कुल नए क्षेत्रों के द्वार खोलता है।

अध्ययन दर्शाता है कि कृत्रिम बुद्धिमत्ता विश्लेषण या भविष्यवाणी से परे जा सकती है। सही परिस्थितियों में, यह प्रकृति के उन नियमों को उजागर करने में मदद करता है जो छिपे हुए हैं।