Zapněte množství podchlazených atomů magnetickým polem a uvidíte „kvantovou ohňostroj“ - trysky atomů vystřelují zřejmě náhodným směrem.
Vědci to objevili již v roce 2017 a měli podezření, že v těchto ohňostrojích může být vzor. Ale sami to nemohli spatřit. Obrátili tedy problém na počítač vycvičený v porovnávání vzorů, který dokázal najít to, co nemohli: tvar, malovaný ohňostrojem v čase, ve výbuchu po výbuchu atomovými paprsky. Ten tvar? Funky malá želva.
Výsledky, publikované jako zpráva 1. února v časopise Science, patří mezi první hlavní příklady vědců, kteří pomocí strojového učení řeší kvantově-fyzikální problémy. Podle vědců by lidé měli očekávat více digitálních asistencí tohoto druhu, protože kvantově-fyzikální experimenty stále více zahrnují systémy příliš velké a složité na analýzu pomocí samotné mozkové síly.
Proto je nutná počítačová pomoc:
K vytvoření ohňostroje začali vědci stav hmoty zvané Bose-Einsteinův kondenzát. To je skupina atomů přivedených na teploty tak blízko absolutní nuly, že se shlukují a začnou se chovat jako jeden superatom, vykazující kvantové efekty v relativně velkém měřítku.
Pokaždé, když magnetické pole zasáhlo kondenzát, hrstka atomových proudů z něj vystřelila očividně náhodným směrem. Vědci vytvořili obrázky trysek a určili atomové pozice ve vesmíru. Ale ani spousta těchto obrazů navrstvených na sebe neodhalila zjevný rým nebo důvod chování atomů.
přes Gfycat
Počítač viděl, že lidé nemohli být, že kdyby se tyto obrazy otáčely tak, aby seděly na sobě, objevil se jasný obraz. Atomy v průměru inklinovaly k tomu, že se během každého výbuchu odhodily pryč od ohňostroje v jednom ze šesti směrů. Výsledkem bylo, že dostatek obrazů, otočených a vrstvených správným způsobem, odhalilo čtyři „nohy“ v pravém úhlu k sobě, jakož i delší „hlavu“ mezi dvěma nohami, která byla spojena s „ocasem“ mezi ostatními dvěma . Zbytek atomů byl docela rovnoměrně rozložen mezi tři kruhy, které tvořily želví plášť.
To nebylo pro lidské pozorovatele zřejmé, protože směr, kterým byla „želva“ při každém výbuchu orientována, byl náhodný. A každý výbuch tvořil jen několik kusů celkové hádanky ve tvaru želvy. Trvalo počítačovou nekonečnou trpělivostí, než se prohledala chaotická data, aby zjistila, jak uspořádat všechny obrázky tak, aby se objevila želva.
Tento druh metody - přeměnit schopnosti počítačového rozpoznávání vzorů na velký, chaotický datový soubor - byl účinný v úsilí od interpretace myšlenek procházejících lidským mozkem po spatření exoplanet obíhajících vzdálené hvězdy. To neznamená, že počítače předčí lidi; lidé stále musí trénovat stroje, aby si všimli vzorců, a počítače nijak smysluplně nerozumí tomu, co vidí. Tento přístup je však stále rozšířenějším nástrojem v sadě vědeckých nástrojů, která se nyní používá pro kvantovou fyziku.
Jakmile počítač zjistil tento výsledek, vědci samozřejmě zkontrolovali jeho práci pomocí některých staromódních technik lovu vzorů, které jsou již v kvantové fyzice běžné. A jakmile věděli, co hledat, vědci našli želvu znovu, a to i bez pomoci počítače.
Žádný z těchto výzkumů zatím nevysvětluje, proč ohňostroje v průběhu času vykazují tvar želvy, uvedli vědci. A to není ten druh strojového učení, na které by bylo možné odpovědět.
„Rozpoznání vzorce je vždy prvním krokem ve vědě, takže tento typ strojového učení může identifikovat skryté vztahy a rysy, zejména když se snažíme porozumět systémům s velkým počtem částic,“ vedoucí autor Cheng Chin, fyzik na University of Chicago, řekl ve svém prohlášení.
Další krok při zjišťování, proč tyto ohňostroje vytvářejí vzor želvy, bude pravděpodobně zahrnovat mnohem méně strojového učení a mnohem více lidské intuice.
