Các nhà vật lý tại Đại học Emory đã có những bước tiến đáng kể trong việc tìm hiểu động lực học của plasma bụi bằng cách sử dụng các kỹ thuật máy học tiên tiến. Những khám phá của họ, gần đây đã được công bố trên tạp chí Proceedings of the National Academy of Sciences, tiết lộ những đặc tính bất ngờ của các lực không tương hỗ chi phối các hệ nhiều vật, bao gồm nhiều hạt tương tác.
Trong một phương pháp tiếp cận mới, nhóm nghiên cứu đã sử dụng mô hình mạng nơ-ron được cung cấp dữ liệu thực nghiệm từ plasma bụi - một loại khí ion hóa chứa các hạt bụi lơ lửng. Không giống như các ứng dụng truyền thống của trí tuệ nhân tạo, thường đóng vai trò là công cụ xử lý dữ liệu hoặc dự đoán, nghiên cứu này nhấn mạnh tiềm năng của AI trong việc khám phá ra các định luật vật lý mới.
Justin Burton, giáo sư vật lý thực nghiệm tại Emory, nhấn mạnh ý nghĩa của nghiên cứu: "Chúng tôi đã chứng minh rằng chúng tôi có thể sử dụng AI để khám phá ra các định luật vật lý mới. Phương pháp AI của chúng tôi không phải là một hộp đen; chúng tôi hiểu nó hoạt động như thế nào và tại sao". Đồng nghiệp của ông, Ilya Nemenman, một nhà vật lý lý thuyết, lưu ý độ chính xác cao trong các kết quả của họ, tuyên bố rằng giờ đây họ có thể mô tả các lực không tương hỗ với độ chính xác trên 99%.
Công trình này thách thức một số giả định lý thuyết lâu đời về plasma bụi. Một số điểm không chính xác trong số này đã được điều chỉnh nhờ khả năng quan sát các hiện tượng một cách chi tiết tỉ mỉ của nhóm. Các nhà nghiên cứu lạc quan rằng phương pháp AI của họ có thể đóng vai trò như một khuôn khổ để hiểu các hệ thống tương tự, từ chất keo được sử dụng trong công nghiệp đến các hành vi được quan sát thấy trong các cụm tế bào sống.
Nhóm nghiên cứu đã phát triển các kỹ thuật tiên tiến để theo dõi chuyển động ba chiều của các hạt trong plasma bụi. Bằng cách điều chỉnh áp suất khí trong buồng chân không của phòng thí nghiệm, họ có thể mô phỏng các điều kiện trong thế giới thực và phân tích cách các hệ thống này hoạt động dưới các lực khác nhau.
Nemenman, người chuyên về sự hiểu biết về các hệ thống động lực học tự nhiên, thấy những ý nghĩa rộng lớn hơn, đặc biệt là trong bối cảnh sinh học. Ông gợi ý rằng những hiểu biết thu được từ việc nghiên cứu plasma bụi có thể cung cấp thông tin cho nghiên cứu về chuyển động tập thể trong các hệ thống sống, chẳng hạn như cách các tế bào ung thư di căn. Bất chấp sự nổi bật ngày càng tăng của AI trong khám phá khoa học, Nemenman chỉ ra rằng những đột phá thực sự do AI trực tiếp thúc đẩy vẫn còn hạn chế.