Zap adalah jisim atom supercooled dengan medan magnet dan anda akan melihat "kembang api kuantum" - jet atom menembak mati dalam arah rawak yang nampaknya.
Penyelidik menemui ini pada tahun 2017, dan mereka disyaki mungkin terdapat corak dalam kembang api itu. Tetapi mereka tidak dapat melihatnya sendiri. Jadi, mereka menyerahkan masalah kepada komputer yang dilatih dalam pencocokan corak, yang dapat melihat apa yang mereka tidak dapat: bentuk, dicat oleh bunga api dari masa ke masa, dalam letupan selepas letupan jet atom. Bentuk itu? Penyu sedikit funky.
Hasilnya, yang diterbitkan sebagai laporan 1 Februari dalam jurnal Sains, adalah antara contoh utama saintis pertama yang menggunakan pembelajaran mesin untuk menyelesaikan masalah kuantum-fizik. Orang ramai harus mengharapkan untuk melihat lebih banyak bantuan digital seperti ini, kata para penyelidik, kerana eksperimen kuantum-fizik semakin melibatkan sistem yang terlalu besar dan kompleks untuk menganalisis dengan menggunakan kuasa otak sahaja.
Inilah sebabnya mengapa bantuan berkomputer diperlukan:
Untuk mencipta bunga api, para penyelidik bermula dengan keadaan yang dipanggil kondensat Bose-Einstein. Itulah sekumpulan atom yang dibawa ke suhu yang begitu dekat dengan sifar mutlak sehingga mereka bertumpu bersama-sama dan mula berkelakuan seperti satu superatom, memamerkan kesan kuantum pada skala yang agak besar.
Setiap kali medan magnet melanda kondensat, segelintir jet atom akan menembak dari arah itu, dalam arah yang rawak. Para penyelidik membuat imej jet, menunjuk kedudukan atom di ruang angkasa. Tetapi banyak imej yang berlapis di atas satu sama lain tidak mendedahkan apa-apa rhyme yang jelas atau alasan kepada tingkah laku atom.
melalui Gfycat
Apa yang dilihat oleh komputer bahawa manusia tidak dapat ialah jika imej itu diputar untuk duduk di atas satu sama lain, gambaran jelas muncul. Atom secara purata cenderung melepaskan diri dari kembang api di salah satu daripada enam arah berbanding satu sama lain semasa setiap letupan. Hasilnya ialah imej yang cukup, berputar dan berlapis dengan cara yang betul, mendedahkan empat "kaki" pada sudut tepat antara satu sama lain, serta "kepala" yang lebih panjang di antara dua kaki yang dipadankan dengan "ekor" antara dua yang lain . Selebihnya atom-atom itu cukup teragih merentasi tiga cincin, yang membentuk cangkang kura-kura.
Ini tidak jelas kepada pemerhati manusia kerana arah "penyu" berorientasikan pada setiap letupan adalah rawak. Dan setiap letupan hanya terdiri daripada beberapa kepingan teka-teki berbentuk penyu. Ia mengambil kesabaran komputer yang tidak terhingga untuk menyaring data yang kemas untuk memikirkan cara mengatur semua imej supaya penyu muncul.
Kaedah semacam ini - mengubah kebolehan pengiktirafan corak komputer yang longgar pada set data yang besar dan kemas - telah berkesan dalam usaha dari mentafsirkan fikiran yang mengalir ke otak manusia untuk melihat eksoplanet yang mengorbit bintang-bintang yang jauh. Ini tidak bermakna komputer mengatasi manusia; orang masih perlu melatih mesin untuk melihat corak, dan komputer tidak dengan cara yang bermakna memahami apa yang mereka lihat. Tetapi pendekatannya adalah alat yang semakin meluas dalam kit alat saintifik yang kini telah digunakan untuk fizik kuantum.
Sudah tentu, sebaik sahaja komputer menimbulkan hasil ini, para penyelidik memeriksa karyanya, menggunakan beberapa teknik pemburuan corak kuno yang sudah biasa dalam fizik kuantum. Dan sebaik sahaja mereka tahu apa yang perlu dicari, penyelidik mendapati penyu itu lagi, walaupun tanpa bantuan komputer.
Tiada satu pun dari penyelidikan ini lagi menjelaskan mengapa kembang api, dari masa ke masa, mempamerkan bentuk penyu, para penyelidik menegaskan. Dan itu bukan jenis pembelajaran mesin soalan yang sesuai untuk dijawab.
"Mengakui corak selalu menjadi langkah pertama dalam sains, jadi jenis pembelajaran mesin ini dapat mengenal pasti hubungan dan ciri tersembunyi, terutama ketika kita beralih untuk memahami sistem dengan sejumlah besar zarah," kata pengarang utama Cheng Chin, ahli fizik Universiti Chicago, dalam satu kenyataan.
Langkah seterusnya dalam memikirkan mengapa kembang api membuat corak penyu itu kemungkinan besar melibatkan kurang belajar mesin dan lebih banyak intuisi manusia.
