O inteligență artificială a fost rugată să proiecteze detectoare de unde gravitaționale mai bune. Ea a propus 50

Progresele în domeniul inteligenței artificiale (AI) continuă să transforme multe domenii ale științei, iar de data aceasta, studiul undelor gravitaționale beneficiază de o nouă revoluție. Cercetătorii au dezvoltat un program capabil să proiecteze detectoare de unde gravitaționale mult mai puternice decât cele utilizate astăzi, oferind astfel noi posibilități de explorare a universului cu o precizie fără precedent.

Undele gravitaționale, ondulații în structura spațiu-timpului generate de evenimente cataclismice precum fuziunile găurilor negre, sunt unul dintre cele mai fascinante fenomene din fizica modernă. Deși studiul acestor fenomene a înregistrat progrese considerabile cu instrumente precum LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) și Virgo, un nou studiu sugerează că suntem departe de a atinge limitele a ceea ce putem detecta. Un grup de cercetători condus de Mario Krenn, fizician cuantic la Institutul Max Planck pentru Știința Luminii din Germania, a dezvoltat recent un algoritm de inteligență artificială, numit Urania, conceput pentru a explora proiecte de detectoare de unde gravitaționale care sunt mai eficiente decât modelele actuale. Acest program de inteligență artificială a identificat nu mai puțin de 50 de modele noi de detectoare care depășesc performanța celor mai bune proiecte umane. El a fost prezentat într-un articol publicat în Physical Review X

De ce este acest lucru revoluționar? Detectoarele de unde gravitaționale, precum LIGO și Virgo, sunt capabile să măsoare fluctuații minuscule în spațiu-timp cauzate de evenimente cosmice extreme. Totuși, Urania a propus modele care ar putea face aceste instrumente și mai sensibile și, prin urmare, capabile să detecteze evenimente mult mai îndepărtate și mai puțin puternice, inclusiv fuziuni ale găurilor negre mult mai îndepărtate sau evenimente provenite de la primele stele din Univers. Detectoarele propuse de inteligența artificială acoperă o gamă mult mai largă de frecvențe decât cele explorate în prezent. De la 10 la 5.000 Hz, această bandă largă ar face posibilă captarea unei diversități mai mari de semnale cosmice. Cercetătorii estimează că aceste noi modele ar putea crește capacitatea observabilă a universului cu un factor de 50, un salt comparabil cu trecerea de la o simplă șoaptă auzită în apropiere la o conversație auzită într-un oraș întreg.

Unul dintre principalele progrese constă în posibilitatea îmbunătățirii detectării supernovelor. Aceste explozii stelare, care eliberează cantități colosale de energie, generează și unde gravitaționale. Inteligența artificială permite proiectarea unor detectoare care vor crește sensibilitatea instrumentului de 1,6 ori față de cele mai recente proiecte de modernizare ale LIGO, cum ar fi Voyager. Acest lucru ar putea cvadrupla numărul de evenimente detectabile și ar face posibilă studierea semnalelor mai slabe, mai îndepărtate, precum și obținerea de informații mai detaliate despre universul îndepărtat.

Aceste noi descoperiri fac mai mult decât să îmbunătățească tehnologia existentă; De asemenea, ele deschid uși către noi forme de explorare a universului. În special, detectoarele de unde gravitaționale proiectate de Urania ar putea juca un rol major în detectarea stelelor neutronice binare. Aceste sisteme stelare foarte dense se contopesc și ele, emițând unde gravitaționale care oferă informații cruciale despre materia ultra-densă care le compune. Unul dintre avantajele remarcabile ale acestor detectoare este capacitatea lor de a capta semnale post-fuziune. Aceste semnale, rezultate din coliziunea a două stele neutronice, conțin informații vitale pentru înțelegerea stărilor exotice ale materiei în condiții extreme. Astfel, pe lângă faptul că ne vor permite să înțelegem mai bine evoluția universului, aceste detectoare vor deschide calea către explorarea fenomenelor astrofizice care anterior ne erau inaccesibile.

Această lucrare ilustrează o tendință în creștere: mașinile, prin inteligența artificială, pot depăși limitele umane în domenii complexe precum astronomia și fizica. IA nu ne permite doar să descoperim noi soluții la probleme științifice persistente, ci și să regândim modul în care ne proiectăm instrumentele de observare. Potrivit lui Krenn, sarcina oamenilor de știință este acum să înțeleagă ce a realizat mașina și de a-i interpreta rezultatele, marcând un punct de cotitură în modul în care știința ar putea evolua în viitor.

Studiul Uraniei și al detectoarelor sale de unde gravitaționale ar putea juca astfel un rol catalitic în dezvoltarea instrumentelor științifice de mâine, fie că este vorba de înțelegerea originilor universului sau de descoperirea unor fenomene anterior invizibile.

Știință&Tehnică

Revista “Ştiinţă şi Tehnică“, cea mai cunoscută şi longevivă publicaţie de popularizare a ştiintelor din România