Een AI die zojuist onafhankelijk van elkaar alternatieve fysica heeft ontdekt

Pak een willekeurig natuurkundeboek en je vindt formule na formule die beschrijft hoe dingen wiebelen, vliegen, zwenken en stoppen. De formules beschrijven acties die we kunnen waarnemen, maar achter elk daarvan kunnen een reeks factoren zitten die niet meteen duidelijk zijn.

Nu heeft een nieuw AI-programma ontwikkeld door onderzoekers van Columbia University schijnbaar zijn eigen alternatieve fysica ontdekt.

Na het zien van video’s van fysieke verschijnselen op aarde, heeft de AI de huidige variabelen die we gebruiken niet herontdekt; in plaats daarvan kwam het met nieuwe variabelen om uit te leggen wat het zag.

Voor alle duidelijkheid: dit betekent niet dat onze huidige fysica gebrekkig is of dat er een beter passend model is om de wereld om ons heen te verklaren. (Einsteins wetten zijn ongelooflijk robuust gebleken.) Maar die wetten konden alleen bestaan ​​omdat ze werden gebouwd op de rug van een reeds bestaande ‘taal’ van theorie en principes die door eeuwenlange traditie werd vastgesteld.

Zouden we, gegeven een alternatieve tijdlijn waarin andere geesten dezelfde problemen met een iets ander perspectief aanpakten, de mechanica die ons universum verklaart nog steeds op dezelfde manier inlijsten?

Zelfs met nieuwe technologie die zwarte gaten in beeld brengt en vreemde, verre werelden detecteert, hebben deze wetten keer op keer standgehouden (kanttekening: kwantummechanica is een heel ander verhaal, maar laten we het hier bij de zichtbare wereld houden).

Deze nieuwe AI heeft alleen naar video’s gekeken van een handvol fysieke verschijnselen, dus het is op geen enkele manier in staat om met nieuwe fysica te komen om het heelal te verklaren of om Einstein te overtreffen. Dit was hier niet het doel.

“Ik heb me altijd afgevraagd of we ooit een intelligent buitenaards ras zouden ontmoeten, zouden ze dezelfde natuurkundige wetten hebben ontdekt als wij, of zouden ze het universum op een andere manier kunnen beschrijven?” zegt roboticus Hod Lipson van het Creative Machines Lab in Columbia.

“In de experimenten was het aantal variabelen hetzelfde elke keer dat de AI opnieuw werd opgestart, maar de specifieke variabelen waren elke keer anders. Dus ja, er zijn alternatieve manieren om het universum te beschrijven en het is heel goed mogelijk dat onze keuzes niet perfect zijn .”

Daarnaast wilde het team weten of AI daadwerkelijk nieuwe variabelen kan vinden – en ons daarom kan helpen bij het verklaren van complexe nieuwe fenomenen die opduiken in onze huidige stortvloed aan gegevens waarvan we momenteel niet het theoretische begrip hebben om bij te blijven.

Bijvoorbeeld de nieuwe gegevens die voortkomen uit gigantische experimenten zoals de Large Hadron Collider die wijzen op nieuwe fysica.

“Welke andere wetten missen we simpelweg omdat we de variabelen niet hebben?” zegt wiskundige Qiang Du van Columbia University.

Dus hoe vindt een AI nieuwe fysica? Om te beginnen gaf het team het systeem onbewerkte videobeelden van fenomenen die ze al begrepen en stelde het programma een simpele vraag: wat zijn de minimale fundamentele variabelen die nodig zijn om te beschrijven wat er aan de hand is?

De eerste video toonde een slingerende dubbele slinger waarvan bekend is dat er vier toestandsvariabelen in het spel zijn: de hoek en hoeksnelheid van elk van de twee slingers.

De AI piekerde een paar uur over de beelden en de vraag en spuugde toen een antwoord uit: voor dit fenomeen zouden 4,7 variabelen nodig zijn om het te verklaren, zei het.

Dat komt dicht genoeg in de buurt van de vier die we kennen… maar het verklaarde nog steeds niet wat de AI dacht dat de variabelen waren.

Dus het team probeerde vervolgens de bekende variabelen te matchen met de variabelen die de AI had gekozen. Twee ervan kwamen losjes overeen met de hoeken van de armen, maar de andere twee variabelen bleven een mysterie. Toch kon de AI nauwkeurige voorspellingen doen over wat het systeem vervolgens zou doen, dus het team dacht dat de AI iets op het spoor was dat ze niet helemaal konden bevatten.

“We hebben geprobeerd de andere variabelen te correleren met alles wat we maar konden bedenken: hoek- en lineaire snelheden, kinetische en potentiële energie en verschillende combinaties van bekende grootheden”, zegt software-onderzoeker Boyuan Chen, nu een assistent-professor aan de Duke University, die leiding gaf aan het werk.

“Maar niets leek perfect overeen te komen… we begrijpen de wiskundige taal die het spreekt nog niet.”

Het team liet de AI vervolgens andere video’s zien. De eerste had een ‘luchtdanser’ met een golvende arm die in de wind blies (de AI zei dat dit acht variabelen had). Lavalampbeelden leverden ook acht variabelen op. Een videoclip van vlammen kwam terug met 24 variabelen.

Elke keer waren de variabelen uniek.

“Zonder enige voorkennis van de onderliggende fysica, ontdekt ons algoritme de intrinsieke dimensie van de waargenomen dynamiek en identificeert het kandidaat-sets van toestandsvariabelen”, schrijven de onderzoekers in hun paper.

Dit suggereert dat AI ons in de toekomst mogelijk kan helpen variabelen te identificeren die ten grondslag liggen aan nieuwe concepten waarvan we ons momenteel niet bewust zijn. Bekijk deze ruimte.

Het onderzoek is gepubliceerd in Natuur Computational Science.

#Een #die #zojuist #onafhankelijk #van #elkaar #alternatieve #fysica #heeft #ontdekt

Leave a Comment

Your email address will not be published.