I ricercatori della Emory University di Atlanta hanno compiuto un passo avanti di grande importanza nell’intelligenza artificiale (IA), utilizzandola per svelare nuove leggi fondamentali della fisica. Ciò dimostra come l’IA possa contribuire alla conoscenza di base della natura. La ricerca si è concentrata sul plasma polveroso, uno stato della materia onnipresente nell’universo. Questo plasma, un gas caldo e carico che contiene minuscole particelle di polvere, ha posto importanti sfide ai fisici per il suo comportamento complesso. Non è l’unico progresso interessante dell’IA, che ha ottenuto risultati in quasi tutti i campi. Fino ad ora, le forze tra le particelle del plasma non erano comprese. La difficoltà risiede nel fatto che le interazioni sono “non reciproche”: la forza di una particella su un’altra non è sempre corrispondente. I modelli tradizionali non erano riusciti a svelare questo comportamento con la precisione desiderata.
L’intelligenza artificiale svela il mistero del plasma polveroso
Gli scienziati dell’Emory hanno progettato un sistema di immagini tridimensionali per osservare particelle di polvere di plastica all’interno di una camera a plasma. Utilizzando un laser a foglio e una telecamera ad alta velocità, hanno catturato migliaia di traiettorie.
Queste traiettorie hanno addestrato una rete neurale. A differenza di altri modelli che richiedono molti dati, questo sistema ha imparato da un insieme di dati ridotto ma di qualità. Sono state incorporate regole fisiche di base, come la gravità o la resistenza, per ancorare il suo apprendimento a principi noti.
L’IA ha identificato con elevata precisione queste forze non reciproche. Ha constatato che una particella anteriore trascina quella successiva, mentre quella posteriore respinge quella che la precede. Questa interazione asimmetrica era già sospettata, ma non era mai stata modellata con tanta chiarezza.
L’IA ha corretto alcune ipotesi sul plasma. Ad esempio, la convinzione che la carica elettrica di una particella aumentasse direttamente con la sua dimensione; l’IA ha rivelato che questa relazione dipende dalla densità e dalla temperatura del plasma circostante.
Un altro concetto rivisto: la forza tra le particelle diminuisce sempre in modo esponenziale con la distanza. Il modello di IA ha dimostrato che questa diminuzione è condizionata dalla dimensione delle particelle, un aspetto finora non considerato.
Questo progresso ha ripercussioni che vanno oltre l’ambito accademico. Il modello di IA funziona su un normale computer desktop, il che ne facilita la replicabilità. Questo quadro potrebbe essere applicato a sistemi con più particelle (miscele di vernici, migrazione cellulare), aprendo nuove vie di ricerca e applicazione.
