Uma IA que acabou de descobrir física alternativa de forma independente: WebCuriosos

Pegue qualquer livro de física e você encontrará fórmula após fórmula descrevendo como as coisas oscilam, voam, desviam e param. As fórmulas descrevem ações que podemos observar, mas por trás de cada uma delas podem existir conjuntos de fatores que não são imediatamente óbvios.

Agora, um novo programa de IA desenvolvido por investigadores da Universidade de Columbia aparentemente descobriu a sua própria física alternativa.

Depois de ver vídeos de fenômenos físicos na Terra, a IA não redescobriu as variáveis ​​atuais que usamos; em vez disso, ele criou novas variáveis ​​para explicar o que viu.

Para ser claro, isso não significa que a nossa física atual seja falha ou que exista um modelo mais adequado para explicar o mundo que nos rodeia. (As leis de Einstein revelaram-se incrivelmente robustas.) Mas essas leis só puderam existir porque foram construídas com base numa “linguagem” pré-existente de teoria e princípios estabelecidos por séculos de tradição.

Dada uma linha do tempo alternativa onde outras mentes abordassem os mesmos problemas com uma perspectiva ligeiramente diferente, ainda enquadraríamos a mecânica que explica o nosso Universo da mesma maneira?

Mesmo com as novas tecnologias que criam imagens de buracos negros e detectam mundos estranhos e distantes, estas leis têm-se mantido repetidamente (nota lateral: a mecânica quântica é uma outra história, mas vamos limitar-nos ao mundo visível aqui).

Esta nova IA apenas analisou vídeos de um punhado de fenômenos físicos, por isso não está de forma alguma posicionada para criar uma nova física para explicar o Universo ou tentar superar Einstein. Este não era o objetivo aqui.

“Sempre me perguntei: se algum dia conhecêssemos uma raça alienígena inteligente, eles teriam descoberto as mesmas leis da física que nós, ou poderiam descrever o Universo de uma maneira diferente?” diz o roboticista Hod Lipson do Creative Machines Lab da Columbia.

“Nos experimentos, o número de variáveis ​​era o mesmo cada vez que a IA era reiniciada, mas as variáveis ​​específicas eram diferentes a cada vez. Então, sim, existem formas alternativas de descrever o Universo e é bem possível que nossas escolhas não sejam perfeitas. .”

Além disso, a equipa queria saber se a IA poderia realmente encontrar novas variáveis ​​– e, portanto, ajudar-nos a explicar novos fenómenos complexos emergentes no nosso atual dilúvio de dados que atualmente não temos o conhecimento teórico para acompanhar.

Por exemplo, os novos dados emergentes de experiências gigantescas, como o Large Hadron Collider, que sugerem uma nova física.

“Que outras leis estão faltando simplesmente porque não temos as variáveis?” diz o matemático Qiang Du da Universidade de Columbia.

Então, como uma IA encontra uma nova física? Para começar, a equipe alimentou o sistema com imagens de vídeo brutas de fenômenos que eles já entendiam e fez ao programa uma pergunta simples: quais são as variáveis ​​fundamentais mínimas necessárias para descrever o que está acontecendo?

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O primeiro vídeo mostrou um pêndulo duplo oscilante que tem quatro variáveis ​​de estado em jogo: o ângulo e a velocidade angular de cada um dos dois pêndulos.

A IA refletiu sobre a filmagem e a pergunta por algumas horas e depois cuspiu uma resposta: esse fenômeno exigiria 4,7 variáveis ​​para explicá-lo, disse.

Isso é próximo o suficiente dos quatro que conhecemos… mas ainda não explicava o que a IA pensava que eram as variáveis.

Então a equipe tentou combinar as variáveis ​​conhecidas com as variáveis ​​que a IA havia escolhido. Duas delas combinavam vagamente com os ângulos dos braços, mas as outras duas variáveis ​​permaneciam um mistério. Ainda assim, a IA poderia fazer previsões precisas sobre o que o sistema faria a seguir, então a equipe percebeu que a IA devia estar descobrindo algo que eles não conseguiam entender.

“Tentamos correlacionar as outras variáveis ​​com tudo e qualquer coisa que pudéssemos imaginar: velocidades angulares e lineares, energia cinética e potencial e várias combinações de quantidades conhecidas”, disse ele. diz o pesquisador de software Boyuan Chenagora professor assistente na Duke University, que liderou o trabalho.

“Mas nada parecia combinar perfeitamente… ainda não entendemos a linguagem matemática que está sendo falada.”

A equipe então mostrou outros vídeos à IA. O primeiro apresentava um 'dançarino do ar' de braço ondulado soprando ao vento (a IA disse que isso tinha oito variáveis). A filmagem da lâmpada de lava também produziu oito variáveis. Um videoclipe de chamas voltou com 24 variáveis.

Cada vez, as variáveis ​​eram únicas.

“Sem qualquer conhecimento prévio da física subjacente, nosso algoritmo descobre a dimensão intrínseca da dinâmica observada e identifica conjuntos candidatos de variáveis ​​de estado,” os pesquisadores escrevem em seu artigo.

Isto sugere que, no futuro, a IA poderá potencialmente ajudar-nos a identificar variáveis ​​que sustentam novos conceitos dos quais não temos conhecimento atualmente. Observe este espaço.

A pesquisa foi publicada em Ciência Computacional da Natureza.