Sciencemag.cz
Doporučujeme
Měli by inteligentní mimozemšťané měli stejnou fyziku jako my?
Výzkumníci z Columbia Engineering a dalších institucí vyzkoušeli, jak specializovaná umělé inteligence dokáže odhalovat fyzikální zákony. Program byl navržen tak, aby pozoroval fyzikální jevy prostřednictvím videokamery a poté se pokusil vyhledat minimální soubor základních proměnných (veličin), které plně popisují pozorovanou dynamiku.
Výzkumníci začali tím, že systému předali videozáznamy jevů, u nichž již znali odpověď. Například do systému vložili videozáznam kývajícího se dvojitého kyvadla, o němž věděli, že má přesně čtyři stavové proměnné – úhel a úhlovou rychlost každého ze dvou ramen. Po několika hodinách analýzy umělá inteligence odpověděla: 4,7.
„Mysleli jsme si, že tato odpověď je dostatečně blízko,“ uvádí spoluautor článku řekl Hod Lipson. „Zvláště proto, že jediné, k čemu měla umělá inteligence přístup, byly nezpracované videozáznamy, bez jakýchkoli znalostí fyziky nebo geometrie. Chtěli jsme ale vědět, jaké proměnné to jsou, ne jen jejich počet.“
Výzkumníci poté přistoupili k vizualizaci proměnných, které program určil. Extrakce těchto proměnných ze systému nebyla snadná, protože program je nedokáže popsat žádným intuitivním způsobem, který by byl srozumitelný pro člověka. Po delším zkoumání se ukázalo, že dvě z proměnných, které program stanovil, zhruba odpovídají úhlům ramen, ale další dvě zůstávaly záhadou.
„Zkoušeli jsme ostatní proměnné korelovat se vším, co nás napadlo: úhlovými a lineárními rychlostmi, kinetickou a potenciální energií a různými kombinacemi známých veličin,“ vysvětluje hlavní autor studie Boyuan Chen z Duke University univerzitě, který práci vedl, „ale zdálo se, že nic neodpovídá dokonale.“ Tým si byl jistý, že umělá inteligence našla správnou sadu čtyř proměnných, protože dělala dobré předpovědi, nicméně jejímu matematickému jazyku zatím prostě nerozumíme.
Následně vědci dávali programu jako vstup různé další systémy a čekali, kolik parametrů jim program přisoudí. Dále je zajímalo i to, zda při novém spuštění program dojde ke stejným výsledkům; ukázalo se, že počet proměnných byl vždy stejný, ale jejich konkrétní definice vždy jiné. Což má podle autorů studie vztah třeba k otázce, zda by inteligentní mimozemšťané měli stejnou fyziku jako my.
Tento typ umělé inteligence lze navíc modifikovat, vstupní data nemusejí mít jen podobu videozáběrů, ale třeba sekvencí DNA.
Mnohé jevy dnes možná špatně interpretujeme nebo jim nerozumíme, protože nemáme vhodnou sadu proměnných, které by je popsaly (poznámka: i když z fungování programu spíše vyplývá, že nejspíš mohou existovat různé sady, které jsou všechny „stejně správně“). Teprve když byl pojem rychlosti a zrychlení formálně kvantifikován, mohl Newton objevit pohybový zákon. Veličiny popisující teplotu a tlak bylo třeba definovat předtím, než mohly být formalizovány zákony termodynamiky, a tak dále i pro jiné obory fyziky. Proměnné jsou předchůdcem a podmínkou každé fyzikální teorie.
Boyuan Chen et al, Automated discovery of fundamental variables hidden in experimental data, Nature Computational Science (2022). DOI: 10.1038/s43588-022-00281-6
Zdroj: Columbia University School of Engineering and Applied Science / Phys.org
Poznámka: Ono je vůbec divné dát odpověď na počet proměnných v podobě necelého čísla, ne?
Video ukazuje různé systémy, u nichž měla umělá inteligence určit minimální množství proměnných potřebných k jejich popisu
