Kann KI neue Theorien zu den Grundlagen des Universums basierend auf den riesigen von der Menschheit gesammelten Daten entwickeln ?

Mit der Menschheit, die beispiellose Mengen an astrophysikalischen und teilchenphysikalischen Daten anhäuft, könnten Tools der maschinellen Intelligenz völlig neuartige Rahmenwerke dafür inspirieren, wie das Universum strukturiert ist – jenseits der Reichweite heutiger Standardmodelle? Während KI zwar darin glänzt, Signale zu sieben und Korrelationen zu erkennen, hat sie es noch nicht geschafft, eine paradigmenverändernde kosmologische Theorie hervorzubringen, die an Tiefe mit der Quantenmechanik oder der allgemeinen Relativitätstheorie konkurrieren könnte.

Background

Aktuelle Arbeiten in der computergestützten Kosmologie haben gezeigt, dass Deep Learning Dunkle-Materie-Karten aus Weak-Lensing-Durchmusterungen rekonstruieren und symbolische Regressionsalgorithmen Keplers Gesetze oder Ohmsches Gesetz direkt aus Zeitreihendaten ableiten können, was demonstriert, dass KI bekannte Physik bei sauberen, hochwertigen Eingaben wiederherstellen oder interpolieren kann (Nature 594, 2021; PRX 12, 2022). In der Teilchenphysik komprimieren neuronale Netzwerk-Autoencoder Detektorereignisse auf niedrigdimensionale latente Räume und markieren Anomalien, die nicht zum Standardmodell passen (Nature 600, 2021). Ähnliche Techniken wurden auf Galaxienentstehungssimulationen angewendet und identifizieren subtile Merkmale in der stellar-halo Massenfunktion, die mit baryonischen Rückkopplungsprozessen korrelieren (MNRAS 511, 2022). Projekte wie die Dark Energy Survey, das Large Synoptic Survey Telescope und das Square Kilometre Array sollen in den nächsten zehn Jahren multi-Petabyte-Kataloge liefern und damit den Suchraum für emergente physikalische Gesetze erweitern (arXiv:2303.08151). Trotz dieser Erfolge bleiben Versuche, KI einzusetzen, um grundsätzlich neue Theorien zu postulieren – wie etwa die Modifikation der Gravitation auf kosmologischen Skalen ohne Dunkle Energie oder die Versöhnung von Quantenfeldtheorie und allgemeiner Relativitätstheorie durch datengesteuerte Renormierungsgruppenflüsse –, spekulativ und haben bisher keine einzige Theorie hervorgebracht, die unabhängiger experimenteller Prüfung standhält (Living Reviews in Relativity, 26:3, 2023).