Нов изкуствен интелект използва алтернативни закони на физиката

Дали е възможно цели области на Вселената да са непрозрачни за нас, просто защото ние ги наблюдаваме неправилно? Американски учени тренираха нов изкуствен интелект с дълбоко машинно обучение с помощта на информация за различните физични закони, известни на човечеството, в резултат от което получиха неочаквани и учудващи резултати.

„Винаги ми е било интересно, ако един ден осъществим контакт или срещнем разумна извънземна раса, която е открила същите физични закони като нас, дали не вижда Вселената по съвсем друг начин?“ – пита Хъд Липсън, един от учените, участващ в този интересен проект на Колумбийския университет.

Базирайки се на тази идея екипът изследователи създаде нова невронна мрежа с дълбоко машинно обучение, която може да наблюдава, класифицира и частично да анализира физичните явления. Резултатите от тези изследвания бяха публикувани на 25-ти юли в списание Nature Computational Science.

Учените отбелязаха, че наблюдението и разбирането на променливите величини винаги е предшествало създаването на нови велики физични теории.

„В продължение на десетилетия хората са знаели, че различните обекти се движат бързо или бавно, но едва когато понятията за скорост и ускорение са били формално и количествено определени, Нютон е могъл да стигне до своя знаменит закон за движението F = m.a“ – споделя Хъд Липсън. Ето защо е напълно правдоподобно да предположим, че редица физични явления могат да останат недостъпни за нас, понеже ние все още не знаем правилата на тяхното функциониране“.

„Навярно сме пропуснали редица важни физични закони, понеже нямаме необходимите променливи величини“ – допълва Циян Ду, един от ръководителите на тази научна работа.

За да могат да осъществят замисления експеримент учените са тренирали новия ИИ с необработени видеозаписи на добре известни и идентифицирани явления. Едно от тези видеа е на люлеещо се двойно махало, за което се знае, че има точно четири променливи на състоянието – ъгълът и ъгловата скорост на всяко едно от двете рамена. Използваният от изследователите алгоритъм е специално разработен за наблюдаване на различни физически явления с помощта на видеа, като за крайна цел на този ИИ е зададено „търсенето на минималния набор фундаментални променливи, които изцяло описват наблюдаваната динамика„.

След поставянето на тази задача на новия изкуствен интелект са били необходими няколко часа, за да отговори на въпроса „с колко променливи величини може да бъде описано това явление?„. Отговорът на новия ИИ е доста странен – 4.7.

„Решихме, че този отговор все пак е достатъчно близък, особено като се има предвид, че нашият ИИ имаше достъп до сурови и необработени данни, без каквито и да било познания в областта на физиката и геометрията. Но ние всъщност искахме да знаем какви точно са тези променливи величини, а не какъв е техният брой“ – добавя Хъд Липсън. Всъщност именно оттук започват съвсем новите за учените разкрития.

Данните, които не съответстват на нито една променлива величина

Оказа се, че четирите променливи, определени от новия изкуствен интелект не съответстват на нищо, което е известно на съвременната наука.

„Ние многократно се опитвахме да съпоставим полученото със всичко, за което се досетихме – ъглови и линейни скорости, кинетична и потенциална енергия, най-различни комбинации на по-известните величини. Нищо не подхождаше и нищо не съвпадаше“ – заяви Бюан Чен, един от ръководителите на това научно изследване.

Учудването на учените е неимоверно, понеже изкуственият интелект със своите си четири променливи дава съвсем точни прогнози за по-нататъшното движение на обектите. В крайна сметка изследователите решиха, че просто не могат да разберат „математичния език“ който се използва от тяхното творение.

За да разберат малко повече какво точно се случва, те продължават експеримента със затвърдяване познанията на новия изкуствен интелект чрез редица вече добре изучени физични системи, а след това започват да го тренират с клипове, за които физиците нямат отговори. Оказа се, че новият ИИ създава свой собствен модел на лекия вятър пред паркинга за нови автомобили с 8 променливи величини. Моделът на лавовата лампа също включва 8 променливи, а на камината със запален огън – цели 24 променливи. Остана въпросът, на какво точно съответстват тези променливи величини, които използва този изкуствен интелект? А дали те няма да дадат ключа към една съвсем нова физика?

„Може би някои явления ни изглеждат енигматично и загадъчно сложни, понеже ние се опитваме да ги разберем използвайки неправилен набор от променливи величини. В осъществените от нас експерименти броят на променливите бе винаги един и същ, независимо колко пъти рестартираме новия изкуствен интелект. Само че конкретните променливи всеки път бяха различни. Очевидно е, че има и други на чини за наблюдаване и описване на Вселената. Напълно е възможно използваните от нас променливи величини да не са идеалните“ – споделиха учените.

По принцип, почти всички базирани на данни методи за моделиране на различните физични явления се базират на предишния опит на различните изследователи. При новия ИИ не се използват предишните достижения на човешката наука и той самостоятелно е направил съответните анализи на различните връзки между променливите на състоянието. Създадените от този изкуствен интелект модели успяват с голяма точност да прогнозират бъдещото поведение на различните обекти, но засега учените не могат да разберат как успява да постигне това. Може би наистина сме на прага на разкриването на съвсем нов подход в науката.