Do výzkumu Velkého třesku nastupují umělé inteligence  
Kvark-gluonové plazma představuje divoký chaos částic, sil a energií. Podle toho, co víme, právě takhle vypadaly první mikrosekundy vesmíru po Velkého třesku. Detailní simulace něčeho takového přesahují možnosti nejvýkonnějších superpočítačů. Proto nastupují speciální fyzikální umělé inteligence, které si s chaosem kvark-gluonového plazmatu poradí.

 

Kvark–gluonové plazma vytvořené srážkou dvou těžkých jader. Kredit: TU Wien.
Kvark–gluonové plazma vytvořené srážkou dvou těžkých jader. Kredit: TU Wien.

Kvark-gluonové plazma představuje šílenou změť elementárních částic a kvantových jevů, které víří psychedelickém chaosu ohromujících energií. Fyzici přitom předpokládají, že zhruba 20–30 mikrosekund po Velkém třesku vyplňovalo celý vesmír právě kvark-gluonové plazma. Dnes si ho můžeme vyrobit, ale dá to práci a potřebujete ty nejvýkonnější srážeče částic.

 

 

 

Tým badatelů. Andreas Ipp vpravo nahoře. Kredit: TU Wien.
Tým badatelů. Andreas Ipp vpravo nahoře. Kredit: TU Wien.

Výzkum kvark-gluonového plazmatu je velmi náročný. Vyžaduje velmi komplexní počítačové simulace, které běží na velmi výkonných počítačích a jejichž vyhodnocování bývá nesnadné. Taková situace si vyloženě říká o zapojení umělé inteligence. Matematiku složité změti částic ale nezvládnou jen tak nějaké algoritmy strojového učení. Tým rakouské techniky Technischen Universität Wien vyvinul speciální neurální sítě, které takovou výzvu zvládají.

 

 

Jak připomíná vedoucí výzkumu Andreas Ipp, realistické simulace kvark-gluonového plazmatu spolknou opravdu hodně strojového času. Takové výpočty přesahují možnosti i těch nejvýkonnějších superpočítačů planety. Proto jejich tým nešel cestou detailních výpočtů detailů, ale hledáním a predikce charakteristik kvark-gluonového plazmatu, právě s využitím umělé inteligence.

 

Logo. Kredit: TU Wien.
Logo. Kredit: TU Wien.

 

Neurální sítě jsou na takové úkoly skvělé. Je to vlastně jako analýza obrazu v moři dat o kvark-gluonovém plazmatu. Tyto sítě tvoří umělé „neurony“, které jsou propojené podobně jako neurony v mozku. V tomto případě stáli fyzici před problémem s kalibrační invariancí (gauge theory), tedy určitým typem symetrie, který hraje podstatnou roli při matematickém popisu kvantových polí, vyjadřujících vztahy mezi částicemi a silami v divoké polévce kvark-gluonového plazmatu. Řešením bylo vytvořit neurální sítě, které automaticky zahrnují kalibrační invarianci. Testy těchto speciálních neurálních sítí ukázaly, že se velmi dobře učí pracovat s daty o kvark-gluonovém plazmatu.

 

Jak říká Ipp, s jejich neurálními sítěmi bude možné studovat kvark-gluonové plazma a předpovídat jeho chování v čase. Ještě prý zabere nějaký čas, než bude s těmito umělými inteligencemi možné v plné míře simulovat srážky atomových jader v CERNu. Už teď je ale jasné, že umělé inteligence představují nový a slibný nástroj pro popis a výzkum fenoménů, na které sama o sobě nestačí naše brutální výpočetní síla.

 

Literatura

TU Wien 25. 1. 2022.

Physical Review Letters 128: 032003.

Datum: 26.01.2022
Tisk článku

Související články:

Neurální sítě potkávají Einsteina ve vesmíru     Autor: Stanislav Mihulka (11.09.2017)
Umělá inteligence poprvé simulovala vesmír: Rychle, přesně a nikdo neví jak     Autor: Stanislav Mihulka (27.06.2019)
Umělá inteligence řeší Schrödingerovu rovnici pro kvantovou chemii     Autor: Stanislav Mihulka (23.12.2020)
Jaké bylo kvark-gluonové plazma v první mikrosekundě po Velkém třesku?     Autor: Stanislav Mihulka (26.05.2021)



Diskuze:

To je "téměř přesný" obrázek vesmíru,

Karel Ralský,2022-01-28 07:06:19

i v mých laických představách nejen v minulosti(kvark gluonové plazma) ale "šipky času" jsou v tomto případě otočené.A díky časové dilataci vůči jiné dimenzi(časové i prostorové) jsme uvnitř a asi uprostřed této energetické bubliny.
Jsem zvědavý jestli AI najde nějaký vzorec při chladnutí plazmy ale nejspíš bude asi ještě moc pomalý.

Odpovědět

Kvark-glunova plazma

Radoslav Porizek,2022-01-27 10:40:38

To kvark-gluonove plazma by sa snad na Oslovi mohlo vysvetlovat aj menej bulvarne nez je "...šílenou změť elementárních částic a kvantových jevů, které víří psychedelickém chaosu ohromujících energií"

Mame silnu interakciu, kde gluon je castica jeho siloveho pola a kvark je castica nesuca "naboj". Z kvarkov sa skladaju protony a neutrony.

Silna interakcia je natolko silna, ze nie je mozne od seba odtrhnut dva kvarky: aj pri posobeni dostatocnou silou sa na mieste "roztrhnutia" vytvoria dva nove kvarky a skoncime s dvoma dvojicami viazanych kvarkov. Kvark sa teda neda uvolnit.

Pokial ale k takej dvojici silou dotlacime ine kvarky, ktore sa zacnu viazat, tak povodna vazba dvoch kvarkoch uz nebude taka vyznacna a da sa zrusit. Kvark sa teda bude moct "volne" pohybovat medzi ostatnymi kvarkami. A prave takyto stav sa nazyva kvark-guonova plazma.

Na dotlacenie kvarkov k sebe treba extremne velky tlak a teplotu: cize okamzik po velkom tresku a urychlovace.

Odpovědět

Martin Zeithaml,2022-01-27 09:12:37

AI založená na neuronových sítích má obrovský potenciál, například dat z CERNu e tolik, že lidi téměř nemají šanci je zpracovat. Může také najít souvislosti které člověk snadno přehlédne. Jenže s AI se dá taky snadno manipulovat. Je tu zase jen člověk, který jí určí z čeho se má učit, co má hledat a v tom je také obrovské nebezpečí. Ve vědě by snad neměl být problém, i když si dokážu představit že nějaký "vědec" může zmanipulovat vstupní data tak, aby podpořil svoji teorii nebo získal další peníze na výzkum. V běžném životě je to ale větší problém! Zmanipulované AI rozhodují na sociálních sítích co se nám líbí, vytváří sociální bubliny a štěpí společnost systémem rozděl a panuj. Prohlížeče už dávno nevrací co chcete hledat, ale co si myslí že chcete hledat s řazením výsledků jak si kdo zaplatí. Musíme být s dalším zaváděním AI velmi opatrní a mít ji pod kontrolou, což se nám zatím moc nedaří. O to víc jsem se zděsil, když jsem kdysi četl že 60% Němců by klidně svěřilo AI řízení státu.

Odpovědět


Re:

Karel Ralský,2022-01-27 17:50:11

Jedině jak proti AI bojovat je druhá AI, ale chce to výkonné počítače napojené na internet bohužel internet je doménou jednoho státu a ten může jakýkoliv server nejen programově ale i fyzicky odpojit.
A stou opatrností si toto území těžkou hlavu nedělá, byť na to v konečném důsledku doplatí, vždyť už nyní je zjevné kam to protěžování informací vede, nejen k morálnímu úpadku ale dnes už i zjevně viditelné vzdělanosti a konkurenceschopnosti západní společnosti, proti i tak dříve málo nebezpečné Číně s její ideologií která také potlačuje konkurenci ale o něco méně(zejména hospodářskou a v technických vědách).
Proč by jste se snažil výrobek podstatně zlepšovat a inovovat když jej stejně pomocí AI prodáte,..Podobné je to i v jiných oblastech společenského života.

Odpovědět

Nechýba

Vladimír Bzdušek,2022-01-26 23:08:58

tomu obrázku so štyrmi šípkami nejaký popis?

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku








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