Un avion Boeing 777 al companiei aeriene United Airlines, FOTO: Uwe Deffner / Alamy / Profimedia Images
De peste un secol, matematicienii și fizicienii au studiat complexitatea mișcării fluidelor – modul în care aerul circulă în jurul aripilor unui avion sau apa se agită în conducte. Recent, laboratoarele DeepMind ale Google au anunțat o realizare crucială în domeniu, realizată cu ajutorul inteligenței artificiale (AI), conform publicației Business Insider.
Fluidele sunt atât de imprevizibile încât ecuațiile utilizate pentru a le modela comportamentul sunt dificile de soluționat în mod complet. În fizică, fluidul este considerat un mediu continuu, care se deformează în mod constant și curge. Astfel, și gazele, și plasma sunt catalogate ca fluide, nu doar lichidele.
Pentru aplicarea ecuațiilor pentru fluide, fizicienii trebuie să facă presupuneri precum vâscozitatea constantă sau o modificare liniară a presiunii.
Chiar și scenariile simple pot conduce la „explozie” – situații în care ecuațiile anticipează rezultate extreme, precum presiune infinită sau o accelerare incredibilă a vitezei. Aceste momente, denumite singularități, reprezintă limitele în care matematica nu mai poate prezice comportamentul fizic al fluidelor.
Singularitățile pot fi stabile sau instabile. Cele stabile sunt mai ușor de identificat, pe când cele instabile sunt mult mai dificil de detectat. Utilizând învățarea automată și modele AI specializate în fizică, cercetătorii de la DeepMind au identificat recent noi tipuri de singularități instabile în trei ecuații diferite din dinamica fluidelor.
Realizările cercetătorilor de la DeepMind folosind inteligența artificială
Prin integrarea directă a structurii ecuațiilor în aceste modele AI specializate și rafinarea etapizată a acestora, echipa a obținut o acuratețe aproape de nivelul mașinilor, suficientă pentru verificarea ulterioară a rezultatelor în mod formal.
„Această cercetare propune un set nou de instrucțiuni pentru abordarea provocărilor permanente din fizica matematică”, au precizat cercetătorii de la DeepMind în publicația lor științifică. De asemenea, un blog asociat a evidențiat: „Această descoperire reprezintă o metodă inovatoare de a efectua cercetare matematică”.
DeepMind este un laborator de pionierat în cercetarea AI, achiziționat de Google în urmă cu mai bine de zece ani.
Laboratorul este condus de Demis Hassabis, expert în matematică și jocuri, care a urcat rapid în ierarhia Google, pe măsură ce tehnologia AI a devenit tot mai avansată. Anul trecut, Hassabis a obținut Premiul Nobel după dezvoltarea unui model AI ce a anticipat structura a 200 de milioane de proteine, considerate „bazele vieții”.
Importanța descoperirii de la DeepMind
Identificarea acestor noi singularități instabile poate ajuta comunitățile științifice să înțeleagă mai bine apariția turbulenței – comportamentul imprevizibil și energetic al fluidelor – în natură și inginerie.
Aceasta facilitează o înțelegere mai aprofundată a unor domenii precum rezistența aerodinamică a aeronavelor, sistemele meteorologice, fluxul sanguin sau distribuția energiei. Există posibilitatea ca aceste descoperiri să conducă la zboruri mai stabile și mai confortabile în viitor.
Progresele din domeniu ar putea ajuta la monitorizarea fenomenului de „turbiditate”, o condiție în care fluidele sunt influențate mai mult de impulsuri decât de proprietățile fizice, ceea ce le face dificil de previzionat.
„Majoritatea software-ului utilizat pentru a monitoriza turbiditatea presupune că ecuațiile sunt complet precise în toate circumstanțele”, a declarat o sursă pentru Business Insider.
Acum, odată cu descoperirea acestor noi singularități instabile, comunitățile științifice pot monitoriza fluxurile turbulente cu o mai bună înțelegere a intervalelor în care aceste ecuații sunt valabile”, a adăugat ea.
