Czy AI może wymyślić nowe teorie fundamentów wszechświata na podstawie ogromnych danych zbieranych przez ludzkość ?

Czy narzędzia oparte na sztucznej inteligencji, w obliczu gromadzenia przez ludzkość bezprecedensowych ilości danych astrofizycznych i fizyki cząstek, mogą zainspirować zupełnie nowe ramy struktury wszechświata — wykraczające poza zasięg dzisiejszych standardowych modeli? Podczas gdy AI doskonale radzi sobie z przesiewaniem sygnałów i wykrywaniem korelacji, jak dotąd nie stworzyła samodzielnie teorii kosmologicznej, która mogłaby równać się głębią z mechaniką kwantową czy ogólną teorią względności.

Background

Ostatnie prace w dziedzinie kosmologii obliczeniowej pokazały, że głębokie uczenie może rekonstruować mapy ciemnej materii na podstawie przeglądów słabego soczewkowania grawitacyjnego, a algorytmy regresji symbolicznej mogą ponownie wyprowadzać prawa Keplera lub prawo Ohma bezpośrednio z danych szeregów czasowych, co dowodzi, że AI może odtwarzać lub interpolować znaną fizykę, gdy otrzyma czyste, wysokiej jakości dane (Nature 594, 2021; PRX 12, 2022). W fizyce cząstek elementarnych autoenkodery sieci neuronowych kompresują zdarzenia na poziomie detektora do przestrzeni latentnych o niskiej wymiarowości i flagują anomalie, które nie pasują do Modelu Standardowego (Nature 600, 2021). Podobne techniki zostały zastosowane w symulacjach formowania się galaktyk, identyfikując subtelne cechy w funkcji masy halo gwiazdowego, które korelują z procesami sprzężenia barionowego (MNRAS 511, 2022). Projekty takie jak Dark Energy Survey, Large Synoptic Survey Telescope oraz Square Kilometre Array mają dostarczyć wielopetabajtowe katalogi w ciągu następnej dekady, poszerzając przestrzeń poszukiwań nowych praw fizyki (arXiv:2303.08151). Pomimo tych sukcesów, próby wykorzystania AI do postulowania fundamentalnie nowych teorii – takich jak modyfikacja grawitacji w skalach kosmologicznych bez odwoływania się do ciemnej energii lub pogodzenie kwantowej teorii pola z ogólną teorią względności za pomocą danych napędzanych przepływami grupy renormalizacyjnej – pozostają spekulatywne i jak dotąd nie doprowadziły do powstania teorii, która wytrzymałaby niezależną weryfikację eksperymentalną (Living Reviews in Relativity, 26:3, 2023).