Zap μια μάζα υπερψυχθέντων ατόμων με μαγνητικό πεδίο και θα δείτε "κβαντικά πυροτεχνήματα" - πίδακες ατόμων που εκτοξεύονται σε προφανώς τυχαίες κατευθύνσεις.
Οι ερευνητές το ανακάλυψαν ξανά το 2017 και υποψιάστηκαν ότι μπορεί να υπάρχει ένα πρότυπο σε αυτά τα πυροτεχνήματα. Αλλά δεν μπορούσαν να το εντοπίσουν μόνοι τους. Γύρισαν λοιπόν το πρόβλημα σε έναν υπολογιστή εκπαιδευμένο στην αντιστοίχιση των μοτίβων, το οποίο ήταν σε θέση να εντοπίσει αυτό που δεν μπορούσαν: ένα σχήμα, ζωγραφισμένο από τα πυροτεχνήματα με την πάροδο του χρόνου, σε έκρηξη μετά από ατομική εκτόξευση αεριωθουμένων. Αυτό το σχήμα; Μια funky μικρή χελώνα.
Τα αποτελέσματα, που δημοσιεύτηκαν ως έκθεση 1 Φεβρουαρίου στο περιοδικό Science, είναι από τα πρώτα σημαντικά παραδείγματα επιστημόνων που χρησιμοποιούν μηχανική μάθηση για την επίλυση προβλημάτων κβαντικής φυσικής. Οι άνθρωποι θα πρέπει να περιμένουν να δουν περισσότερες ψηφιακές βοηθήσεις αυτού του είδους, οι ερευνητές έγραψαν, καθώς τα πειράματα της κβαντικής φυσικής αυξάνουν όλο και περισσότερο τα συστήματα που είναι πολύ μεγάλα και πολύπλοκα για να αναλύσουν μόνο το πνευματικό δυναμικό.
Για το λόγο αυτό, η ηλεκτρονική βοήθεια ήταν απαραίτητη:
Για να δημιουργήσουν τα πυροτεχνήματα, οι ερευνητές ξεκίνησαν με μια κατάσταση ύλης που ονομάζεται συμπύκνωμα Bose-Einstein. Αυτή είναι μια ομάδα ατόμων που φτάνουν σε θερμοκρασίες τόσο κοντά στο απόλυτο μηδέν, ώστε να συσσωρεύονται και να αρχίζουν να συμπεριφέρονται σαν ένα υπερκείμενο, που εμφανίζει κβαντικά αποτελέσματα σε σχετικά μεγάλες κλίμακες.
Κάθε φορά που ένα μαγνητικό πεδίο χτύπησε το συμπύκνωμα, μια χούφτα ατομικών αεριωθούμενων θα πυροβόλησε μακριά από αυτό, σε προφανώς τυχαίες κατευθύνσεις. Οι ερευνητές έκαναν εικόνες των πίδακες, εντοπίζοντας τις θέσεις των ατόμων στο διάστημα. Αλλά ακόμη και πολλές από αυτές τις εικόνες που έχουν τοποθετηθεί στο επάνω μέρος του άλλου δεν αποκάλυψαν κανένα προφανές ομοιοκαταληξία ή λόγο για τη συμπεριφορά των ατόμων.
μέσω του Gfycat
Αυτό που ο υπολογιστής είδε ότι οι άνθρωποι δεν μπορούσαν ήταν ότι αν οι εικόνες αυτές περιστρέφονταν για να καθίσουν το ένα πάνω στο άλλο, εμφανίστηκε μια σαφής εικόνα. Τα άτομα κατά μέσο όρο τείνουν να φύγουν μακριά από τα πυροτεχνήματα σε μία από τις έξι κατευθύνσεις σε σχέση με το άλλο κατά τη διάρκεια κάθε έκρηξης. Το αποτέλεσμα ήταν ότι αρκετές εικόνες, περιστρεφόμενες και στρωμένες με τον σωστό τρόπο, αποκάλυψαν τέσσερα "πόδια" σε ορθή γωνία μεταξύ τους, καθώς και ένα μεγαλύτερο "κεφάλι" ανάμεσα σε δύο από τα πόδια που ταιριάζουν με μια "ουρά" μεταξύ των άλλων δύο . Τα υπόλοιπα άτομα ήταν αρκετά ομοιόμορφα κατανεμημένα σε τρία δαχτυλίδια, τα οποία αποτελούσαν το κέλυφος της χελώνας.
Αυτό δεν ήταν προφανές στους ανθρώπινους παρατηρητές επειδή η κατεύθυνση στην οποία η "χελώνα" ήταν προσανατολισμένη κατά τη διάρκεια κάθε έκρηξης ήταν τυχαία. Και κάθε έκρηξη αποτελούσε μόνο μερικά κομμάτια του συνολικού παζλ σε σχήμα χελώνας. Απαιτούσε την απεριόριστη υπομονή του υπολογιστή για να κοσκινίσει τα ακατάστατα δεδομένα για να καταλάβει πώς να τακτοποιήσει όλες τις εικόνες έτσι ώστε να εμφανιστεί η χελώνα.
Αυτό το είδος μεθόδου - μετατρέποντας τις ικανότητες αναγνώρισης μοτίβου σε ένα μεγάλο, ακατάστατο σύνολο δεδομένων - ήταν αποτελεσματικό στις προσπάθειες που κυμαίνονται από την ερμηνεία των σκέψεων που διέρχονται από τον ανθρώπινο εγκέφαλο έως την επισήμανση εξωπλανήτων που περιστρέφονται γύρω από τα άστρα. Δεν σημαίνει ότι οι υπολογιστές ξεπερνούν τους ανθρώπους. οι άνθρωποι πρέπει να εκπαιδεύσουν τις μηχανές για να παρατηρήσουν τα μοτίβα και οι υπολογιστές δεν κατανοούν με τίποτα τον τρόπο που βλέπουν. Αλλά η προσέγγιση είναι ένα όλο και πιο διαδεδομένο εργαλείο στο κιτ επιστημονικών εργαλείων που έχει εφαρμοστεί τώρα στην κβαντική φυσική.
Φυσικά, όταν ο υπολογιστής ανακάλυψε αυτό το αποτέλεσμα, οι ερευνητές έλεγξαν την εργασία του χρησιμοποιώντας μερικές παλιομοδίτικες τεχνικές κυνηγιού πρότυπων που είναι ήδη κοινές στην κβαντική φυσική. Και μόλις γνώριζαν τι πρέπει να αναζητήσουν, οι ερευνητές βρήκαν ξανά τη χελώνα, ακόμη και χωρίς τη βοήθεια του υπολογιστή.
Καμία από αυτές τις έρευνες δεν εξηγεί γιατί τα πυροτεχνήματα παρουσιάζουν, με την πάροδο του χρόνου, το σχήμα της χελώνας, επεσήμαναν οι ερευνητές. Και αυτό δεν είναι το είδος της μάθησης μηχανών ερωτήσεων είναι κατάλληλο για απάντηση.
"Η αναγνώριση ενός μοτίβου είναι πάντα το πρώτο βήμα στην επιστήμη, οπότε αυτός ο τύπος μηχανικής μάθησης θα μπορούσε να εντοπίσει κρυμμένες σχέσεις και χαρακτηριστικά, ειδικά καθώς μετατοπίζουμε για να κατανοήσουμε συστήματα με μεγάλο αριθμό σωματιδίων", εξήγησε ο συγγραφέας Cheng Chin, το Πανεπιστήμιο του Σικάγο, δήλωσε σε δήλωσή του.
Το επόμενο βήμα για να διαπιστώσετε γιατί αυτά τα πυροτεχνήματα κάνουν ένα μοτίβο χελωνών πιθανόν να απαιτεί πολύ λιγότερη εκμάθηση μηχανών και πολύ πιο ανθρώπινη διαίσθηση.
