ИИ научили исправлять законы физики⁠⁠

Ученые из Университета Эмори создали (https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2505725122) уникальную нейросеть, способную открывать новые физические законы и искать несостыковки в существующих. С ее помощью они впервые точно описали загадочные силы, действующие внутри пылевой плазмы — состоянии вещества, распространенного во Вселенной, но до сих пор плохо изученного.

🤔 Как собирали данные для обучения

С помощью лазера и высокоскоростной съемки ученые записали тысячи 3D-траекторий движения частиц пластиковой пыли в камере с плазмой. На этих данных обучили нейросеть, учитывающую фундаментальные физические законы. Модель специально оптимизировали для тренировки на небольшом датасете.

✅ Как нейросеть исправила давние ошибки

Нейросеть принимает на вход траектории частиц из экспериментов и предсказывает величину сил взаимодействия между ними, внешних воздействий и коэффициенты затухания сил.

Выводы модели опровергли одно из основных допущений в сегодняшней теории плазмы — что заряд частицы зависит только от ее массы. Выяснилось, что на него влияет также давление в плазме и температура.

Второе распространенное заблуждение касалось силы взаимодействия между частицами: считалось, что ее затухание зависит только от расстояния. Но нейросеть показала, что вклад вносит и размер самих частиц, что ранние экспериментальные модели игнорировали.

⏩ Какие открытия сделал ИИ

ИИ раскрыл точные характеристики так называемых несимметричных сил в пылевой плазме. Алгоритм установил, что когда одна частица притягивает следующую, то ведомая частица, наоборот, отталкивает первую. Такой тип взаимодействий впервые смоделировали с точностью выше 99%.

Это открытие демонстрирует, что ИИ может выявлять скрытые законы даже в хаотичных физических системах. Ученые планируют применить новые методы и для исследования других теорий.