Nové Průlomy ve Výzkumu Toků: Jak Umělá Inteligence Mění Fyziku
Vědci se dlouhodobě snaží předpovědět chování tekutin. Poté, co laboratoř DeepMind společnosti Google učinila zásadní průlom v této oblasti, vynikají nové možnosti porozumění dynamice tekutin. Vzhledem k tomu, že nejsem příliš dobrý v fyzice, požádal jsem svou dceru Nory, aby mi vysvětlila, proč je to tak důležité.
Celé století se matematici a fyzici potýkali s chaotickou povahou pohybu tekutin — jak vzduch víří kolem křídel letadel nebo jak voda víří v potrubí. Výzkum DeepMind nyní přináší nové poznatky, které mohou výrazně ovlivnit tuto oblast.
Problémy S Předpovědí Chování Tekutin
Tekutiny jsou tak nepředvídatelné, že rovnice používané k modelování jejich chování je nemožné plně vyřešit. Fyzikové musí provádět předpoklady, jako je stálá viskozita nebo hladká změna tlaku. Zavedeme-li i jednoduché scénáře, může to vést k „výbuchům“, kde rovnice předpovídají extrémní výsledky, jako je nekonečný tlak nebo neuvěřitelný vzestup rychlosti. Tyto body se nazývají singularity a představují momenty, kdy matematika již není schopna předpovědět fyzické chování tekutin.
Objevování Nových Singularit
Vědci DeepMind použili strojové učení a specializované fyzikálně zaměřené AI modely k odhalení nových rodin nestabilních singularit napříč třemi různými rovnicemi dynamiky tekutin. Tím, že strukturu rovnic přímo vložili do těchto specializovaných AI modelů a optimalizovali je postupně, tým dosáhl téměř strojové úrovně přesnosti, která je dostatečná pro formální ověření výsledků matematiky.
Důležitost Objevu
Objev nové nestabilní singularity může pomoci vědcům lépe porozumět tomu, jak turbulence — nepředvídatelné a energii pohlcující chování tekutin — nastává v přírodě a inženýrství. Tato poznání otevírají nové možnosti v oblastech jako je odpor letadel, systém počasí, tok krve a distribuce energie. Kdo ví, tyto objevy by mohly učinit budoucí lety méně drsnými.
Nora také poznamenala, že tyto průlomy mohou pomoci monitorovat „turbiditu“, stav, kdy jsou tekutiny řízeny hybností spíše než fyzikálními vlastnostmi, což ztěžuje předpovědi. „Mnoho softwaru, který používáme k monitorování turbidity, předpokládá, že tyto rovnice jsou plně přesné ve všech hodnotách,“ řekla mi. Nyní, když DeepMind objevil nové nestabilní singularity, mohou vědci lépe monitorovat turbidní toky, „protože máme lepší porozumění oblastem, ve kterých jsou tyto rovnice platné,“ dodala.
Tento výzkum sice není lékem na rakovinu, ale rozhodně je to mnohem hodnotnější než generativní AI, která momentálně zaplavuje internet.
