Науковці відкрили новий тип фізики за допомогою штучного інтелекту

Дослідники з Університету Еморі запропонували новий підхід до вивчення багаточастинкових систем, використавши спеціально спроєктовану нейромережу разом із лабораторними експериментами із запиленою плазмою. Їхня робота, опублікована в PNAS, показала, що штучний інтелект може не лише аналізувати дані, а й відкривати нові фізичні закономірності.

Команда вперше з високою точністю описала нереципрокні сили, які визначають динаміку запиленої плазми. За словами професора Джастіна Бертона, метод не є «чорною скринькою» — дослідники розуміють, як він працює, і вважають його універсальним для інших багаточастинкових систем.

Експерименти проводилися у вакуумній камері з плазмою, де дрібні пластикові частинки утримувалися лазерним «листом» і фіксувалися високошвидкісною камерою. Це дозволило реконструювати тривимірні траєкторії руху десятків частинок і виявити, що поширені теоретичні припущення про сили взаємодії не зовсім точні.

Вид всередині вакуумної камери лабораторії, де колоїдні частинки знаходяться в підвішеному стані на плоскому диску, освітленому зеленим світлом лазера, для дослідження пилової плазми. Джерело: лабораторія Бертона

Нейромережа врахувала симетрії та відмінності між частинками й відновила ефективні нереципрокні сили з точністю понад 99%. Зокрема, було показано, що заряд частинок залежить не лише від їхнього розміру, а й від густини та температури плазми, а спад сил із відстанню визначається розміром частинок.

Автори підкреслюють, що їхній підхід може мати значення не лише для фізики плазми, а й для біології та інших галузей, де важливо розуміти колективну поведінку систем. Це один із небагатьох прикладів, коли штучний інтелект безпосередньо допоміг відкрити нову фундаментальну фізику.