رسم توضيحي للفنان لثقبين أسودين يتصاعدان معًا ، مما يخلق موجات جاذبية في الزمكان.
(الصورة: © NASA)
توصلت دراسة جديدة إلى أن برنامجًا جديدًا يستخدم الذكاء الاصطناعي يمكن أن يساعد في اكتشاف موجات الجاذبية وتحليلها - تموجات في النسيج الكوني للزمكان - من أحداث كارثية مثل التصادم بين الثقوب السوداء.
يمكن أن تساعد التقنية الجديدة ، المسماة التصفية العميقة ، الباحثين في رؤية الأحداث الكارثية التي قد لا يكتشفها البرنامج الحالي ، مثل عمليات الاندماج العملاقة في قلوب المجرات ، وفقًا لمؤلفي ورقة جديدة تصف العمل.
موجات الجاذبية تموجات في نسيج المكان والزمان. يتم إنشاؤها عندما يتحرك أي جسم مع كتلة ، ويسافر بسرعة الضوء ، ويمتد ويضغط على الزمكان على طول الطريق.
من الصعب للغاية اكتشاف موجات الجاذبية ، والتي يمكن للعلماء اكتشافها هي من أجسام ضخمة بشكل استثنائي. على الرغم من أن ألبرت أينشتاين تنبأ بوجود موجات الجاذبية لأول مرة في عام 1916 ، إلا أن العلماء استغرقت أكثر من قرن للكشف بنجاح عن أول دليل مباشر على موجات الجاذبية ، باستخدام مرصد موجات التداخل بالليزر (LIGO) لاكتشاف آثار الجاذبية اثنين من الثقوب السوداء تحطمت معا.
حصل اكتشاف موجات الجاذبية على ثلاثة علماء حصلوا على جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2017 في أكتوبر 2017. ومنذ ذلك الحين ، اكتشف الباحثون أيضًا موجات الجاذبية من زوج متصادم من النجوم الميتة تسمى النجوم النيوترونية - وهي نتائج ربما ساعدت في حل اللغز القديم لعقود كيف تم إنشاء بعض العناصر الثقيلة للكون.
ومع ذلك ، فإن البرنامج الذي يحلل حاليًا الإشارات التي تكتشفها مراصد موجات الجاذبية يمكن أن يستغرق عدة أيام لتضييق نوع الحدث الذي ربما ولّد هذه الموجات الجاذبية ، حسبما قال المؤلف المشارك في الدراسة Eliu Huerta لـ Space.com في مقابلة.
علاوة على ذلك ، هذا البرنامج متخصص في الكشف عن عمليات الاندماج بين الأشياء الموجودة في مدارات دائرية تقريبًا مع بعضها البعض ومعزولة نسبيًا عن محيطها ، وفقًا لـ Huerta ، عالم الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة إلينوي في المركز الوطني لتطبيقات الحواسيب الفائقة في Urbana-Champaign. من المحتمل أن يفشل البرنامج في اكتشاف موجات الجاذبية من الأجسام في المناطق التي تكون فيها النجوم معبأة بكثافة ، مثل نوى المجرات ، حيث يمكن لسحب الجاذبية للنجوم القريبة أن تشوه المدارات من دائرية إلى أكثر "غريب الأطوار" أو بيضاوي الشكل ، Huerta قال.
يقترح مؤلفو الدراسة الآن أن برمجيات الذكاء الاصطناعي يمكن أن تساعد بشكل كبير في تسريع تحليل موجات الجاذبية ، بالإضافة إلى "[تمكين] اكتشاف فئات جديدة من مصادر موجات الجاذبية التي قد لا يلاحظها أحد مع خوارزميات الكشف الموجودة" Huerta قال لموقع Space.com.
يتضمن برنامج الذكاء الاصطناعي الجديد شبكات عصبية اصطناعية ، حيث يتم تغذية المكونات الاصطناعية التي يطلق عليها "الخلايا العصبية" بالبيانات وتتعاون لحل مشكلة ، مثل التعرف على الصورة. تقوم الشبكة العصبية بعد ذلك بتعديل الاتصالات بين الخلايا العصبية بشكل متكرر ومعرفة ما إذا كانت أنماط الاتصال الجديدة هذه أفضل في حل المشكلة. بمرور الوقت ، تكشف عملية التجربة والخطأ هذه الأنماط الأفضل في حلول الحوسبة ، محاكاة عملية التعلم في دماغ الإنسان.
ووجد العلماء أن التقنيات التقليدية قد تستغرق عدة أيام لتضييق ملامح أحداث الجاذبية من بيانات الكاشف ، إلا أن الشبكات العصبية المتطورة المعروفة باسم "الشبكات العصبية التلافيفية العميقة" يمكن أن تفعل ذلك في غضون ثانية. علاوة على ذلك ، في حين أن الطرق التقليدية ستحتاج إلى آلاف من وحدات المعالجة المركزية (وحدات المعالجة المركزية لأجهزة الكمبيوتر) لأداء هذه المهمة ، عملت التقنية الجديدة "حتى مع وحدة معالجة مركزية واحدة - أي مع هاتفك الذكي أو كمبيوتر محمول قياسي" ، قال هويرتا.
بالإضافة إلى ذلك ، وجد الباحثون أن هذه التقنية الجديدة يمكن أيضًا أن تحلل بسرعة عمليات الاندماج الأكثر تعقيدًا من البرامج الحالية التي يمكن تحليلها ، مثل عمليات الاندماج التي تنطوي على ثقوب سوداء في المدارات اللامركزية. كان للبرنامج الجديد أيضًا معدلات خطأ أقل وكان أفضل في اكتشاف الأخطاء في البيانات.
قام كل من Huerta و Daniel George ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة إلينوي في المركز الوطني لتطبيقات الحواسيب الفائقة في Urbana-Champaign ، بتفصيل النتائج التي توصلوا إليها عبر الإنترنت في 27 ديسمبر في مجلة Physics Letters B.
