يمكننا اكتشاف نوع جديد من الثقب الأسود بفضل الذكاء الاصطناعي للمرآة

يمكن أن تحصل الجهود المبذولة لفهم الكون على دفعة من الذكاء الاصطناعي الذي طورته Google DeepMind. يمكن أن تسمح الخوارزمية ، التي يمكن أن تقلل من الضوضاء غير المرغوب فيها بنسبة تصل إلى 100 مرة ، لمرصد الموجة التداخل بالليزر (LIGO) لاكتشاف نوع معين من الثقب الأسود الذي تخلى عنا حتى الآن.

تم تصميم LIGO لاكتشاف الموجات الجاذبية التي يتم إنتاجها عندما تكون كائنات مثل”http://www.newscientist.com/article-topic/black-holes/”> الثقوب السوداء دوامة في بعضها البعض وتصادم. هذه الأمواج تعبر الكون بسرعة الضوء ، لكن التقلبات التي تسببها في الزمان صغيرة للغاية-“https://www.ligo.caltech.edu/page/what-are-gw”> 10000 مرة أصغر من نواة الذرة. منذ ملاحظاته الأولى”http://www.newscientist.com/round-up/ligodetection/”> قبل 10 سنوات، سجلت LIGO هذه الإشارات التي تنتجها ما يقرب من 100 تصادم ثقب أسود.

للقيام بذلك ، تتكون التجربة من اثنين من المراهنات في الولايات المتحدة ، كل منهما ذراعين يبلغ طولهما 4 كيلومترات يتم تعيينهما بشكل عمودي على بعضهما البعض. يتم ترشيح الليزر أسفل كل ذراع ، تنعكس على مرايا دقيقة في النهاية ثم مقارنة باستخدام مقياس التداخل. يتم تغيير طول الأسلحة بكمية صغيرة حيث تغسل موجات الجاذبية عليها ، ويتم تسجيل ذلك بعناية لبناء صورة لأصل هذه الإشارات.

تكمن المشكلة في أن هذه الدقة الصعبة مطلوبة حتى أن موجات المحيطات البعيدة أو السحب التي تمريرها يمكن أن تؤثر على القياسات. يمكن أن يغرق هذا الضوضاء بسهولة الإشارات ، مما يجعل بعض الملاحظات مستحيلة. يجب إجراء العشرات من التعديلات الرئيسية لتصفية أسوأ هذه الضوضاء ، والتبديل في اتجاه المرايا وغيرها من المعدات.

رنا أديكاري في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا ، الذي عمل مع DeepMind لتطوير تقنية الذكاء الاصطناعى الجديد ، يقول إن محاولة أتمتة هذه التعديلات يمكن أن تخلق بشكل مثير للسخرية المزيد من الضوضاء. يقول أديكاري: “إن الضوضاء التي تحكم في الضوضاء كانت تهدئة لعقود وعقود – كل شيء في هذا المجال قد تم حظره”. “كيف تحتفظ بالمرايا ، لذا لا تزال دون تحفيز ضوضاء؟ إذا لم تتحكم فيها ، تتأرجح المرايا في كل مكان ، وإذا كنت تتحكم فيها كثيرًا ، فهذا نوع من الطنانة.”

لورا نوتال في جامعة بورتسموث في المملكة المتحدة ، كان أحد العلماء الذين اعتادوا على إجراء هذه التعديلات يدويًا في ليجو. وتقول: “عندما تحرك شيئًا واحدًا ، يذهب شيء آخر ، وشيء آخر يذهب شيء آخر”. “كنت تقضي التغيير والتبديل إلى الأبد.”

تهدف حلقة DeepMind الجديدة العميقة لتشكيل الذكاء الاصطناعي إلى تقليل مستوى الضوضاء من ضبط المرايا في LIGO بمقدار تصل إلى 100 مرة. تم تدريب الذكاء الاصطناعى في محاكاة قبل الاختبار في العالم الحقيقي ، ويتم تكليفه فعليًا بتحقيق هدفين: الحد من الضوضاء وتقليل عدد التعديلات التي تقوم بها. يقول جوناس بوشلي في DeepMind: “بمرور الوقت ، من خلال القيام بذلك مرارًا وتكرارًا – يشبه المئات والآلاف من التجارب التي تعمل في المحاكاة – ستجد وحدة التحكم نوعًا ما من ما ينجح وما لا ينجح ويجد سياسة جيدة حقًا”.

Alberto Vecchio في جامعة برمنغهام ، يقول المملكة المتحدة ، الذي لم يشارك في البحث ولكنه يعمل على LIGO ، إن الذكاء الاصطناعى مثير ، على الرغم من وجود العديد من العقبات التي لم يتم التغلب عليها بعد.

أولاً ، تم تشغيل التكنولوجيا لمدة ساعة فقط في العالم الحقيقي على LIGO ، لذلك يجب إثبات أنها يمكن أن تعمل لأسابيع أو حتى أشهر في المرة الواحدة. ثانياً ، لم يتم تطبيق هذه التكنولوجيا حتى الآن على جانب واحد من جوانب التحكم ، مما يساعد على تثبيت المرايا ، وهناك المئات إن لم يكن الآلاف من الجوانب يمكن أن يطبق عليها.

يقول Vecchio: “من الواضح أن هذه هي الخطوة الأولى ، لكنني ما زلت أعتقد أنها خطوة مثيرة للغاية. ومن الواضح أن هناك مجالًا كبيرًا للتقدم الهائل”.

إذا كان من الممكن إجراء تحسينات مماثلة في جميع المجالات ، فهو يعتقد أنه يمكننا اكتشاف ما يسمى بالثقوب السوداء ذات الحجم الوسيط-على سبيل المثال أولئك الذين لديهم جماهير حوالي 1000 مرة من شمسنا-فئة من الأشياء دون أي ملاحظات مؤكدة. تميل التحسينات إلى أن تحدث على موجات الجاذبية ذات التردد المنخفض ، حيث يكون طول الموجة أكثر عرضة للضوضاء ، والتي يتم إنشاؤها بواسطة كائنات أكبر.

“نحن نعرف ثقوبًا سوداء تصل إلى 100 كتلة شمسية. نحن نعرف الثقوب السوداء في مجرتنا التي هي مليون جملة شمسية وما فوق. ما الذي بينهما؟” يقول فيكيو. “يعتقد الناس أنه سيكون هناك ثقوب سوداء في كل هذه النطاقات الجماعية المختلفة ، لكن لا أحد لديه أدلة مراقبة تجريبية غير مثيرة للجدل.”

يقول Nuttall أن النهج الجديد يمكن أن يوفر أيضًا ملاحظة أكثر تفصيلاً لأنواع الثقب الأسود الذي رأيناه بالفعل. وتقول: “هذا يبدو جيدًا جدًا”. “أنا متحمس للغاية لهذا.”