人工智能“发现”地球绕太阳公转

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  本报讯 如今,根据在地球上观测到的太阳和火星的运行轨迹,五种受大脑启发的机器学习算法计算出了太阳地处太阳系的中心。而天文学家花了几个世纪才弄明白這個道理。

  這個壮举是对一项技术的首次测试,研究人员希望都还上能利用它发现新的物理定律,或许都还上能通过在大数据集中发现新的模式来重新构建量子力学。

  相关研究成果将发表在即将出版的《物理评论快报》上。

  苏黎世瑞士联邦理工学院的物理学家Renato Renner和他的战略战略合作者要我 设计五种算法,将少许数据集提炼成几个基本公式,这模仿了物理学家提出简洁方程式(相似E=mc2)的思路。

  为了做到这很多,研究人员须要设计五种新型的神经网络,五种受人类大脑形态学 启发的机器学习系统。

  传统的神经网络通过少许数据集的训练学习识别物体,相似图像或声音。研究人员发现一般形态学 ——相似“四条腿”和“尖尖的耳朵”都还上能用来识别猫。但是 ,大伙将哪些形态学 编码到数学“节点”中,后者是神经元的人工等效物。

  然而,神经网络并如此像物理学家那样,将哪些信息提炼成几个易于解释的规则,可是有点像有4个黑匣子,将它们获得的知识以不可预测且难以解释的辦法 传播到数千个甚至数百万个节点上。

  但是 ,Renner的研究团队设计了五种“脑叶切除”式的神经网络——有4个仅通过少许链接相互连接的子网络。第有4个子网将从数据中学习,就像在有4个典型的神经网络中一样;而第八个子网将使用這個“经验”做出新的预测并加以测试。

  肯能连接有4个子网络的链路很少,第有4个子网络被迫以压缩格式向另有4个子网络传递信息。Renner把这比作有4个导师怎么把他学到的知识传授给学生。

  最初的一项测试是向该神经网络提供从地球上看完的火星和太阳在天空中运行的模拟数据。从這個高度看,火星环绕太阳的轨道似乎是不稳定的,比如它会周期性地“逆行”,改变被委托人的轨道。

  几个世纪以来,天文学家曾有4个劲认为地球是宇宙的中心——大伙认为行星在天球上绕着小圈运行,即所谓的本轮,并以此来解释火星的运行轨迹。但在16世纪,尼古拉·哥白尼发现,肯能地球和很多行星都围绕太阳运行,如此用有4个简单得多的公式系统就须要预测它们的运行轨迹。

  致力于将人工智能应用于科学发现的加拿大多伦多大学物理学家Mario Krenn表示,该研究团队的神经网络得出了哥白尼式的火星轨道公式,重新发现了“科学史上最重要的有4个范式转变”。

  Renner强调,并非 该算法推导出了哪些公式,但须要人的眼睛来解释哪些方程,并理解它们与行星围绕太阳运行之间的关系。

  这项研究工作有点要,肯能它都还上能找出描述有4个物理系统的关键参数,美国纽约市哥伦比亚大学机器人专家Hod Lipson说。他表示:“我认为哪些技术是大伙理解和跟上物理和很多领域日益复杂化的间题的唯一希望。”

  Renner和他的团队希望都还上能开发出帮助物理学家正确处理量子力学中的哪些明显矛盾的机器学习技术。這個理论似乎对一项实验的结果和受其规律支配的观察者的观察辦法 产生了相互矛盾的预测。

  “在五种程度上,现在量子力学的表述辦法 肯能可是历史的产物。”Renner说。他强调,一台计算机须要得出有4个没哪些矛盾的公式,但该团队最新的技术还缺乏心智性开花结果 的句子期是什么是什么是什么的句子,尚无法做到这很多。

  为了实现這個目标,Renner和他的战略战略合作者正在尝试开发五种神经网络,后者不仅须要从实验数据中学习,但是 须要提出全新的实验来验证其假设

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