Umělé inteligence přebírají výzkum kvantových systémů  
Kvantové systémy jsou jako odměna za vynález šachu. Úplně jednoduché systémy proměříme relativně snadno. Ale stačí přidat pár částic a výpočty by trvaly tisíce let. Jenomže umělé inteligence jsou k nezastavení. Učí se chování kvantových systémů a dovedou na ně vyzrát.
Kvantové systémy nejsou nic jednoduchého. Kredit: CC0 Public Domain.
Kvantové systémy nejsou nic jednoduchého. Kredit: CC0 Public Domain.

Umělé inteligence přicházejí. Trénují autonomní vozidla, hrají šachy, poker, videohry a jak jsme na OSLU před časem psali, výborně analyzují gravitační čočky z hlubokého vesmíru. Ale ani to jim už nestačí. Stáváme se svědky invaze umělých inteligencí do kvantového světa.


Fyzici se umělých inteligencí nijak zvlášť nebojí. Jsou rádi, že jim s výzkumem kvantových podivností někdo pomůže. Nedávno si vycvičili umělou inteligenci, která dovede rekonstruovat kvantové systémy na základě relativně nízkého počtu experimentálních měření. S tímto postupem mohou vědci testovat kvantové vlastnosti systémů částic mnohem rychleji, než to dělají teď, kdy prostě používají techniky „hrubé síly“. Systémy, které by dnes bylo možné analyzovat tak asi za tisíce let intenzivních měření, vycvičené umělé inteligence zvládnou za pár hodin.


Giuseppe Carleo. Kredit: ETH Zürich.
Giuseppe Carleo.
Kredit: ETH Zürich.

Giuseppe Carleo z centra Center for Computational Quantum Physics na Flatiron Institute v New Yorku zjistili, že vhodná umělá inteligence může elegantně vytěžit esenci zkoumaného kvantového systému. S tímto přístupem teď bude možné podstatně rozšířit záběr kvantových experimentů a jejich vyhodnocování. Rovněž jej využijí ve vývoji kvantových počítačů a dalších zařízení, která mají co dělat s kvantovou mechanikou. Výzkum nedávno uveřejnil časopis Nature Physics.


Carleo nezastírá, že jejich výzkum inspirovala celosvětově populární inteligence AlphaGo. Jednoznačně tím potvrzuje, že podobné mediální akce mají ohromný význam, a to nejen pro veřejnost a sponzory, ale i pro samotné vědce. Inteligence AlphaGo, která porazila světového šampiona ve hře go, byla podle badatelů fenomenální. A tak je napadlo, jestli by nemohli využít podobné algoritmy ve výzkumu kvantových systémů.


Zapojení umělé inteligence do výzkumu kvantových systémů. Kredit: Giuseppe Carleo/Flatiron Institute.
Zapojení umělé inteligence do výzkumu kvantových systémů. Kredit: Giuseppe Carleo/Flatiron Institute.

Kvantové systémy jsou plné Schrödingerových koček. Částice v nich existují a zároveň neexistují v mnoha různých uspořádáních zároveň. Až po změření kvantový systém zkolabuje do jedné z možných konfigurací. To ale zároveň znamená, že není možné pozorovat celou komplexní strukturu kvantového systému v jediném experimentu. Proto fyzici obvykle používají hrubou sílu a provádějí stejná experimentální měření stále dokola, stále a stále, dokud nejsou schopni popsat celý kvantový systém.


Hrubá síla samozřejmě funguje. Pro systémy s pár částicemi. Pokud budeme uvažovat jenom elektrony a jejich spin, tak systém s jedním elektronem má jen 2 možné konfigurace. Když je elektronů pět, tak takový systém má 32 možných konfigurací. Když bychom ale chtěli zkoumat kvantový systém se stovkou elektronů, tak tam už je více než 1 milion bilionů bilionů možných konfigurací. Tedy šíleně mnoho možných konfigurací. Situaci pak ještě dále komplikuje kvantové provázání částic ve kvantových systémech.


Strojové inteligence si s tím ale dovedou poradit. Carleo s kolegy nakrmili umělou inteligenci experimentálními daty z měření kvantových systémů. Umělá inteligence se učila a zkoušela napodobovat chování kvantového systému. A v jednu chvíli to zvládla natolik dobře, že už přesně rekonstruovala kompletní kvantový systém. A je v tom neuvěřitelná.
Tahle inteligence obstojně určí strukturu kvantového systému s osmi elektrony a jejich spinem na základě zhruba stovky měření. Aby fyzici dosáhli stejné přesnosti stávajícím přístupem s hrubou silou, tak by tenhle systém museli měřit téměř milionkrát. To je přímo brutální zjednodušení a zrychlení analýz kvantových systémů. Jak se zdá, ve kvantové mechanice můžeme brzy očekávat veliké věci.

Video:   Giuseppe CARLEO - Neural-network quantum states


Literatura

Flatiron Institute 26. 2. 2018, Nature Physics online 26. 2. 2018.

Datum: 03.03.2018
Tisk článku

Neurální prekurzorové buňky a jejich kultivace - Mokrý Jaroslav
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 190 Kč
cena: 179 Kč
Neurální prekurzorové buňky a jejich kultivace
Mokrý Jaroslav
Související články:

Skvělá bojová inteligence ALPHA pomáhá psychiatrům léčit bipolární poruchu     Autor: Stanislav Mihulka (17.06.2017)
Neurální sítě potkávají Einsteina ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2017)
Nová inteligence Google umí skvělou věc: Vychovává potomky     Autor: Stanislav Mihulka (15.12.2017)
Alpha Zero: soumrak slabých umělých inteligencí     Autor: Jan Turoň (23.12.2017)



Diskuze:

vnesena chyba

Zdeno Janeček,2018-03-05 18:31:14

Mam blby dojem, ze vnesena chyba nasich predstav, je primo umerna nepresnosti vypoctu.

Odpovědět

Hm, zajímavé

Jan Novák9,2018-03-04 20:36:21

Takže pro proražení hesla nebude potřeba drahý kvantový počítač, bude stačit AI která je schopná ho emulovat.

Na druhé straně by výzkum toho jak to dělá měl přinést větší pochopení kvantového světa a snad i nějaké nové aplikace.

Odpovědět


Re: Hm, zajímavé

Milan Krnic,2018-03-04 22:17:41

Jak k emulaci, tak k pochopení je potřeba popis. Tedy těžko.
Fyzikálně vzato, fázový prostor Vrubouna posvátného má dimenzi větší než deset na 23, což tedy znamená, že ho nedokážeme popsat. Nemá však smysl nad tím plakat. Svět je kauzální (ač na námi uchopitelné kvantové úrovni nezřetelně), a tak bychom stejně museli popsat relativně větší část prostoru, nežli brouka samotného .. a teď to přijde ... celé universum. A to si ani nelze představit. Každopádně v příbězích je možné cokoliv, a toho bych se držel :)

Odpovědět

brutální kombinatorika

Josef Hrncirik,2018-03-03 21:32:33

2**1=2
2**5=32
2**100=1,27.10**30=1,27 milionů bilionů bilionů
2**8=256=cca 100 < < 1 Mega
Kde jsem udělal brutální chyby?

Odpovědět


AI fyzikům šachistům brutálně naznačila, že není dobré míchat rum s ginem a že čekat na rozuzlení všech zasukovaných stavů pro vytvoření správné úplné statistiky ji nebaví

Josef Hrncirik,2018-03-04 11:02:24

Odpovědět


Re: brutální kombinatorika

Milan Krnic,2018-03-04 13:44:58

Statistika, no :)
Ale zajímavé to je. To, co nedokážeme uchopit, svěříme k uchopení technologii, kterou jsme vytvořili dle pravidel, která uchopit dokážeme, v očekávání, že defakto podmnožina obsáhne svou nadmnožinu. Už tedy chápu, proč tomu někteří říkají umělá inteligence. Když dostatečně omezíme realitu ...

Odpovědět

Schrodingerova mačka

Palo Fifunčík,2018-03-03 19:32:40

Viete kto zabil Schrodingerovu mačku ?
( Chuck Norris )

Albert Einstein povedal : Chuck Noris nehádže kockami ...

Jedine Chuck Norris dokáže sám nad sebou vyhrať v pokri s bielymi figúrkami ...

Odpovědět

Pane Wagnere, co vy na to?

Pavel Foltán,2018-03-03 17:32:09

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace