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新開發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以快速解決物理問題

【新開發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以快速解決物理問題】從艾薩克牛頓爵士開始,所謂的三體迷惑了數(shù)學(xué)家和物理學(xué)家 。正如《科學(xué)警報》所解釋的,“三體涉及計算三個物體在重力作用下的運動,比如地球、月球和太陽,給定它們的初始位置和速度 ?!?br />

新開發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以快速解決物理問題


從表面上看 , 這個問題似乎很簡單,但實際上,這是一個極其困難的問題 。其中一個成果是引進了一個海洋精密計時器來計算海上位置,而不是解決三體通過月亮和星星來計算這個位置的問題 。
隨著宇宙研究的快速發(fā)展,當(dāng)研究人員試圖弄清楚“黑洞二進制文件如何與單個黑洞相互作用 , 以及一些最基本的物體如何從那里相互作用時,三體成為研究人員的重要組成部分 。宇宙相互影響 ?!?br /> 為了在合理的時間內(nèi)使這些計算可行,科學(xué)家和研究人員求助于使用ANN(深度人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)) 。這個新系統(tǒng)是由來自愛丁堡大學(xué)、英國劍橋大學(xué)、葡萄牙阿威羅大學(xué)和荷蘭萊頓大學(xué)的研究小組開發(fā)的 。
這個團隊開發(fā)的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在現(xiàn)有的三體問題數(shù)據(jù)庫和科學(xué)家之前找到的解決方案選擇數(shù)據(jù)庫上進行訓(xùn)練 。
結(jié)果是出乎意料的 。一個經(jīng)過訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)有望找到比現(xiàn)有技術(shù)“快1億倍”的解決方案 。
最終的研究論文《牛頓與機器:用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解決混沌三體問題》指出:“經(jīng)過訓(xùn)練的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以取代現(xiàn)有的數(shù)值求解器,從而使多體系統(tǒng)的快速、可擴展仿真成為現(xiàn)實 。突出的現(xiàn)象,如黑洞雙星系統(tǒng)的形成或致密星團中核心坍縮的起源 。”
ScienceAlert指出:“研究人員簡化了這一過程 , 只包括平面上的三個等質(zhì)量粒子,所有粒子都以零速度開始,然后運行現(xiàn)有的名為Brutus的三體解算器1萬次(9900次用于訓(xùn)練,100次用于驗證) ?!?br /> 經(jīng)過訓(xùn)練 , 新型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)取得了顯著的效果 。它提供了5000個新方案,可以和布魯圖斯的幾乎完全實現(xiàn)相提并論 。
盡管該研究尚未經(jīng)過同行評審 , 但具有該領(lǐng)域知識和經(jīng)驗的科學(xué)家仍在進行現(xiàn)階段的概念證明,這當(dāng)然表明經(jīng)過訓(xùn)練的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)“可能能夠與他人合作” 。當(dāng)三體計算變得過于復(fù)雜,我們目前的模型無法應(yīng)對時,布魯特斯和類似的系統(tǒng)將加入進來 。"
正如這組研究人員在論文中得出的結(jié)論:“最終,我們想象我們可以在更混沌的問題上訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)(如4體和5體問題),從而進一步減少計算負擔(dān) ?!?br />

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