טפח מסה של אטומים מצוננים-על עם שדה מגנטי ותראה "זיקוקים קוונטיים" - מטוסי אטומים היורים לכיוונים אקראיים לכאורה.
חוקרים גילו זאת עוד בשנת 2017, והם חשדו שיש דפוס בזיקוקים אלה. אבל הם לא יכלו לזהות זאת בעצמם. אז הם העבירו את הבעיה למחשב שעבר הכשרה בהתאמת דפוסים, שהצליח לאתר את מה שהם לא יכלו: צורה, שצוירה על ידי הזיקוקים לאורך זמן, בפיצוץ לאחר הפיצוץ של מטוס אטומי. הצורה הזאת? צב קטן ופאנקי.
התוצאות, שפורסמו כדיווח ב -1 בפברואר בכתב העת Science, הן בין הדוגמאות העיקריות הראשונות של מדענים המשתמשים בלמידת מכונות כדי לפתור בעיות קוונטיקליות. אנשים צריכים לצפות לראות יותר סיוע דיגיטלי מסוג זה, כך כתבו החוקרים, שכן ניסויים קוונטיים-פיסיקיים מערבים יותר ויותר מערכות גדולות ומורכבות מכדי שניתן יהיה לנתח אותן באמצעות כוח מוח בלבד.
הנה הסיבה שהעזרה הממוחשבת הייתה הכרחית:
כדי ליצור את הזיקוקים, החוקרים התחילו במצב של חומר שנקרא עיבוי בוזה-איינשטיין. זוהי קבוצת אטומים שהובאה לטמפרטורות כה קרובות לאפס מוחלט, עד שהם מתכווצים זה לזה ומתחילים להתנהג כמו סופרום אחד, ומציגים השפעות קוונטיות בסולמות גדולים יחסית.
בכל פעם ששדה מגנטי פגע במעבה, קומץ סילוני אטום יורה ממנו, לכיוונים אקראיים ככל הנראה. החוקרים ערכו תמונות של המטוסים והצביעו את עמדות האטומים בחלל. אבל אפילו הרבה מהתמונות האלו שכבות זו על גבי זו לא חשפו שום חריזה או סיבה ברורה להתנהגות האטומים.
דרך Gfycat
מה שהמחשב ראה שבני אדם לא יכולים היה שאם התמונות הללו יסתובבו כדי לשבת זו על גבי זו, תמונה ברורה אכן הופיעה. האטומים בממוצע נטו להעיף את עצמם מהזיקוקים באחד משש כיוונים יחסית זה לזה במהלך כל הפיצוץ. התוצאה הייתה שמספיק תמונות, מסתובבות ושכבות בדרך הנכונה, חשפו ארבע "רגליים" בזוויות ישרות זו לזו, כמו גם "ראש" ארוך יותר בין שתיים מהרגליים התואמות "זנב" בין השתיים האחרות . שאר האטומים היו די מפוזרים על שלוש טבעות, שהרכיבו את קליפת הצב.
זה לא היה ברור לעוקבים האנושיים מכיוון שהכיוון שאליו כיוון ה"צב "במהלך כל הפיצוץ היה אקראי. וכל פיצוץ כלל רק חלקים בודדים מהפאזל הכללי בצורת הצבים. נדרש סבלנות אינסופית של מחשב כדי לנווט נתונים מבולגנים כדי להבין כיצד לסדר את כל התמונות כך שהצב צץ.
סוג זה של שיטה - הפיכת יכולות זיהוי התבניות של מחשב על מערכת נתונים גדולה ומבולגנת - היה יעיל במאמצים שנעשו בין פרשנות המחשבות העוברות במוחות אנושיים ועד לאיתור exoplanets סביב כוכבים רחוקים. זה לא אומר שמחשבים מגזים על בני אדם; אנשים עדיין צריכים להכשיר את המכונות כדי להבחין בתבניות, והמחשבים לא מבינים בשום דרך משמעותית את מה שהם רואים. אך הגישה היא כלי נפוץ יותר ויותר בערכת הכלים המדעיים שהופעלה כעת לפיזיקה קוונטית.
כמובן, מרגע שהמחשב העלה את התוצאה הזו, החוקרים בדקו את עבודתה, תוך שימוש בכמה טכניקות ציד תבניות מיושנות שכבר נפוצות בפיזיקת הקוונטים. וברגע שהם ידעו מה לחפש, החוקרים מצאו את הצב שוב, אפילו ללא עזרת המחשב.
איש ממחקר זה עדיין לא מסביר מדוע הזיקוקים, לאורך זמן, מראים את צורת הצבים, ציינו החוקרים. וזה לא סוג הלמידה של מכונות השאלה המתאימה לתשובה.
"זיהוי תבנית הוא תמיד הצעד הראשון במדע, כך שלימוד מכונות מסוג זה יכול היה לזהות מערכות יחסים ותכונות נסתרות, במיוחד כאשר אנו עוברים לנסות להבין מערכות עם מספר גדול של חלקיקים", אומר המחבר הראשי צ'נג צ'ין, פיזיקאי ב באוניברסיטת שיקגו, נמסר בהצהרה.
השלב הבא בבירור מדוע זיקוקים אלה מייצרים דפוס צב, כרוך ככל הנראה בהרבה פחות למידת מכונה והרבה יותר אינטואיציה אנושית.
