ИИ предложил гипотезу и поразглядывал кота: ученые экспериментируют с алгоритмами

Математики впервые привлекли компьютеры к решению задач в теории узлов и теории представлений, а астрономы — заглянули в «чёрный ящик» ИИ. Правда, компьютеру пришлось доказывать свою надежность, но он справился.

«Математические проблемы очень часто называют самыми сложными в интеллектуальном ключе. Нам доводилось использовать машинное обучение, чтобы анализировать большие данные, но впервые мы предложили ИИ сформулировать гипотезу или придумать новые подходы к недоказанным идеям в математике», — говорит Джордж Уильямсон из Сиднейского университета.

Профессор Уильямсон специализируется на теории представлений — направлении математики, которая исследует многомерные пространства через линейную алгебру. Здесь гипотезы строятся на сложных системах уравнений во многих измерениях. И хотя компьютеры активно используются в экспериментальной физике, к поиску закономерностей их не привлекали. И, как оказалось, зря.

Сперва ИИ предложили гипотезу о полиномах Каждана-Люстига, которая не решалась в течение 40 лет. Компьютер предложил варианты, которые помогут его «наставнику» найти решение гипотезы. Но на этом исследователи не остановились. Благодаря ИИ они обнаружили удивительную связь между алгебраическими и геометрическими инвариантами узлов, выстроив совершенно новую теорему в математике.

В теории узлов инварианты используются, чтобы отличать узлы друг от друга, а еще чтобы математики могли понять их свойства и связи с другими областями науки. И хотя теория интересна сама по себе, она полезна для физических наук, например, чтобы понять динамику жидкостей, силы в короне Солнца или как устроены нити ДНК.

Ученые отмечают, что этот эксперимент — доказательство потенциала совместной работы людей и искусственного интеллекта. Машинное обучение, ведомое математической интуицией, может выявлять неочевидные и доказуемые предположения в областях, где много данных, но не работают классические методы анализа.

Такой подход применим не только в математике, но и в физике, особенно в космологии, которая опирается на огромные массивы данных и теории.

Обычно астрономы используют метод транзитов, чтобы исследовать экзопланеты и измерить падение светимости звезды, когда планета проходит перед ней. Если у небесного тела есть атмосфера, то она тоже поглощает немного света. Наблюдая это явление в разных длинах волн (разном цвете), можно найти «отпечатки» молекул, которые формируют узнаваемые паттерны. Атмосфера планеты размером с Юпитер уменьшает объем света от звезды примерно на 0,01%. Планета размером с Землю — в 10, а то 100 раз меньше. К тому же атмосферы устроены очень сложно, и анализ только одной из них может занимать дни, недели и даже месяцы.

Взгляд ученых упал на ИИ, которые умеют обучаться на больших массивах данных и прекрасно выслеживают паттерны, если их параметры им известны. Но прежде чем привлечь к космическим задачам компьютеры, пришлось доказать, что логика ИИ надежна. Для этого понадобился эксперимент.

Разработанный метод помогает понять, как ИИ принимает решения. Для примера взяли кота. ИИ должен был определить: есть на изображении кошка или нет. Скорее всего, компьютер будет ориентироваться на характерные признаки: наличие шерсти, форму морды, есть ли уши. Чтобы понять, какие параметры ИИ берет в расчет и в каком порядке, изображение стали размывать частями.

Так работает логика ИИ на размытом изображении кота

По такому же методу сконструировали и эксперимент для анализа атмосфер экзопланет, меняя области спектра. Наблюдая, как меняются прогнозы ИИ о количестве молекул (например, воды в атмосфере), ученые начали понимать картину «мышления» компьютера. В частности, какие области спектра он анализировал, чтобы выявить то или иное вещество.

Ученые смогли создать так называемую карту зон внимания ИИ, совместив области, которые он выявил, и оригинальное изображение

Оказалось, что ИИ мало отличается от живого астронома и «смотрит» на те же физические явления, какие отслеживал бы человек. Это открытие, как и сам метод, позволило заглянуть в так называемый черный ящик ИИ, то есть понять, как именно компьютер принимает то или иное решение и какие факторы на это влияют.

Иначе говоря, ИИ доказал, что ему можно доверять, а значит его можно привлечь к исследованию экзопланет.

Математик Джордж Уильямсон после своего эксперимента отметил новую грань работы с машинным обучением: «Есть много вариантов интеллекта: академический, эмоциональный, социальный. Надеюсь, что ИИ станет еще одним видом». А где и как его сможет применить человек — дело будущего.


Читать далее

Полный мутаций омикрон: почему все так боятся нового штамма COVID-19 и чем он опасен

Антарктические рыбы начинают вести себя «пугающе» из-за потепления воды

Первые в мире живые роботы могут размножаться. Ученые никогда такого не видели

Подписывайтесь
на наши каналы в Telegram

«Хайтек»новостионлайн

«Хайтек»Dailyновости 3 раза в день

Первая полоса
Найдены останки римского легионера, которого сурово наказали за предательство
Наука
Новая смелая гипотеза переписывает историю Вселенной
Космос
Эйнштейн был прав: его открытие поможет раскрыть тайну нейтронных звезд
Космос
Гель для защиты от радиации разработали в Европе
Космос
Шаг к созданию мантии-невидимки: ученые добились отрицательного преломления света 
Наука
Telegram выкатил крупное обновление по работе с видео
Новости
Вошел как влитой: в России создали легко интегрируемый аналог Microsoft AD
Технологии
Китайский робопес впервые участвовал в пожарно-спасательной операции
Новости
Таинственные космические огни оказались странными остатками взорвавшихся звезд
Космос
Британский стартап показал робота, который манипулирует руками быстрее человека
Новости
Четвертому пациенту пересадили модифицированную почку свиньи
Наука
Посмотрите на цветные облака, которые плывут в небе над марсоходом «Кьюриосити»
Космос
Инженеры MIT напечатали дешевый двигатель для маленьких спутников
Новости
Началась разработка космического двигателя на воде: что о нем известно
Космос
Через Млечный Путь несется пара объектов на гиперскорости: что о них известно
Космос
Названы опасные побочные эффекты использования ИИ для мозга
Наука
НАСА рискуют провалить главную лунную программу и не только
Кейсы
Прибор для анализа крови без уколов привлек 35 млн рублей от стартап-студии
Наука
«Джеймс Уэбб» рассмотрит астероид, который может угрожать Земле
Космос
Телескоп «Евклид» наблюдал редкое кольцо Эйнштейна в соседней галактике
Космос