Zapnite množstvo podchladených atómov magnetickým poľom a uvidíte „kvantový ohňostroj“ - prúdy atómov sa odpaľujú v zjavne náhodných smeroch.
Vedci to objavili už v roku 2017 a mali podozrenie, že v týchto ohňostrojoch môže byť vzor. Ale sami to nevideli. Obrátili problém na počítač trénovaný v porovnávaní vzorov, ktorý bol schopný spoznať, čo nemohli: tvar, ktorý ohňostroj v priebehu času maľoval, po výbuchu atómovým prúdom. Ten tvar? Funky malá korytnačka.
Výsledky publikované ako správa 1. februára v časopise Science, patria medzi prvé hlavné príklady vedcov, ktorí používajú strojové učenie na riešenie kvantovo-fyzikálnych problémov. Vedci napísali, že ľudia by mali očakávať viac digitálnych asistencií tohto druhu, pretože experimenty s kvantovou fyzikou stále častejšie zahŕňajú systémy príliš veľké a zložité na to, aby sa dali analyzovať iba pomocou mozgovej sily.
Preto je potrebná počítačová pomoc:
Pri vytváraní ohňostrojov začali vedci stav, ktorý sa nazýva Bose-Einsteinov kondenzát. Je to skupina atómov, ktorých teplota sa blíži k absolútnej nule, takže sa zhlukujú a začnú sa správať ako jeden superatóm, pričom vykazujú kvantové efekty v pomerne veľkých mierkach.
Zakaždým, keď magnetické pole zasiahlo kondenzát, hrsť atómových prúdov z neho vystrelala očividne náhodne. Vedci urobili snímky trysiek a určili polohy atómov vo vesmíre. Ale ani veľa z týchto obrazov navrstvených na seba neodhalilo zjavný rým alebo dôvod správania sa atómov.
cez Gfycat
Počítač videl, že ľudia nemôžu, že ak sa tieto obrazy otočia tak, aby sedeli nad sebou, objavil sa jasný obraz. Atómy mali v priemere tendenciu vrhať sa z ohňostroja v jednom zo šiestich smerov jeden voči druhému počas každého výbuchu. Výsledkom bolo, že dostatok obrázkov, otočených a vrstvených správnym spôsobom, odhalilo štyri „nohy“ v pravých uhloch k sebe, ako aj dlhšiu „hlavu“ medzi dvoma nohami, ktorá sa spojila s „chvostom“ medzi ostatnými dvoma , Zvyšok atómov bol celkom rovnomerne rozdelený medzi tri kruhy, ktoré tvorili korytnačku korytnačky.
To nebolo pre ľudských pozorovateľov zrejmé, pretože smer, ktorým bola „korytnačka“ pri každom výbuchu orientovaná, bol náhodný. A každý výbuch tvoril iba niekoľko kúskov celkovej hádanky v tvare korytnačky. Trvalo počítačovou nekonečnou trpezlivosťou preosievaním chaotickými údajmi, ako zistiť, ako usporiadať všetky obrázky tak, aby sa objavila korytnačka.
Tento druh metódy - obrátenie schopností počítačového rozpoznávania vzorov na veľký, chaotický súbor údajov - bol účinný v úsilí od interpretácie myšlienok prechádzajúcich cez ľudské mozgy až po špinenie exoplanet obiehajúcich vzdialené hviezdy. Neznamená to, že počítače predbiehajú ľudí; ľudia stále musia trénovať stroje, aby si všimli vzorce, a počítače vôbec nerozumejú tomu, čo vidia. Tento prístup je však stále rozšírenejším nástrojom v súprave vedeckých nástrojov, ktorá sa teraz používa v kvantovej fyzike.
Keď počítač zistil tento výsledok, vedci samozrejme skontrolovali jeho prácu pomocou niektorých staromódnych techník lovu vzorov, ktoré sú už v kvantovej fyzike bežné. A keď vedeli, čo treba hľadať, vedci našli korytnačku znova, dokonca aj bez pomoci počítača.
Žiadny z týchto výskumov zatiaľ nevysvetľuje, prečo ohňostroje v priebehu času vykazujú tvar korytnačky, uviedli vedci. A to nie je druh otázky, na ktorú je strojové učenie vhodné odpovedať.
„Rozpoznanie vzoru je vždy prvým krokom vo vede, takže tento typ strojového učenia mohol identifikovať skryté vzťahy a vlastnosti, najmä keď sa snažíme pochopiť systémy s veľkým počtom častíc,“ vedúci autor Cheng Chin, fyzik z University of Chicago, uviedol vo vyhlásení.
Ďalší krok pri zisťovaní, prečo tieto ohňostroje vytvárajú vzor korytnačky, bude pravdepodobne zahŕňať oveľa menej strojového učenia a oveľa viac ľudskej intuície.
