Lāzera interferometra gravitācijas viļņu observatorija vai Ligojau ir ieguvis savus pētniekus Nobela prēmijā – un tagad mākslīgais intelekts ir gatavs pārcelt Ligo kosmisko sadursmju meklēšanu nākamajā līmenī.
Google DeepMind Un Ligo komanda saka, ka viņi ir izstrādājuši AI rīku, ko sauc par dziļas cilpas veidošanu, kas ir pierādīts, lai uzlabotu observatorijas spēju izsekot gravitācijas viļņiem-vāji ripples kosmosa laikā, ko izmet satriecoši, kas saistīti ar melniem caurumiem un masīvām neitronu zvaigznēm.
Pētnieki apraksta paņēmienu a Koncepcijas pierādīšanas pētījums, ko šodien publicēja žurnāls ScienceApvidū Viņi cer padarīt dziļu cilpu, kas veido daļu no ikdienas operācijām Ligo detektoros Luiziānā un uz Hanfordas kodola vietne Vašingtonas štatā.
“Dziļas cilpas veidošana ir revolucionāra, jo tā spēj samazināt trokšņa līmeni nestabilākajā un visgrūtākajā atgriezeniskās saites cilpā Ligo,” žurnālistiem sacīja Google Deepmind pētnieciskais zinātnieks Jonas Buchli.
Gravitācijas viļņu esamību Alberts Einšteins prognozēja pirms gadsimta, wager tie pirmo reizi tika novēroti tieši 2015. gadā, izmantojot Ligo dvīņu 2,5 jūdžu garos interferometrus. Šis varoņdarbs tika atzīts ar Nobela prēmiju fizikā 2017. gadā. Kopš tā laika Ligo komanda ir strādājusi, lai palielinātu detektoru jutīgumu, taču tas nav viegls uzdevums.
Ligo spoguļu un precīzu lāzera staru sistēmai ir jāreģistrē Spacetime Warps, kas ir tikai viena-10 000, kas ir protona platums. Šajā jutīguma līmenī perturbācijas no tālām zemestrīcēm un okeāna viļņiem var pietiekami iejūt spoguļus, lai mainītu detektoru reģistrēto.
Pētnieki izstrādāja sarežģītas tehnikas, ieskaitot daži, kas paļaujas uz AI -Lai saglabātu 88 mārciņu spoguļus un atceltu “troksni” no šādām perturbācijām. Wager kompensācija par šo troksni rada cita veida traucējumus.
“Atlikušākā problēma ir tā, kā jūs visu joprojām uzturat, netraucējot mērījumu?” sacīja Rana Adhikari, Caltech Ligo komandas locekle. “Šis” kontroles troksnis “mūs ir pamudinājis gadu desmitiem un gadu desmitiem ilgi.”
Adhikari salīdzināja problēmu ar mēģinājumu turēt spoguli joprojām ar kailām rokām. “Ja jūs mēģināt to saglabāt patiešām nekustīgi, rokas sāk kratīt, jo jūs to cieši turat,” viņš teica. “Šī metode atņem kratīšanu.”
Google inženieri strādāja ar Ligo zinātniekiem, lai izstrādātu programmatūru, kas tika apmācīta uz simulētiem gravitācijas viļņu rādījumiem, izmantojot procesu, kas pazīstams kā pastiprināšanas mācīšanās.
“Būtībā viņi paralēli skrēja desmitiem simulētu ligos,” Adhikari sacīja ziņu paziņojumāApvidū “Jūs varat domāt par treniņu kā spēles spēlēšanu. Jūs saņemat punktus par trokšņa samazināšanu un to palielinot. Veiksmīgie“ spēlētāji ”turpina mēģināt uzvarēt Ligo spēli. Rezultāts ir skaists – algoritms darbojas, lai apspiestu spoguļa troksni.”
Pārbaudes pierādīšanas testa rezultāti, kas balstīti uz stundas vērtiem Ligo datiem no Luiziānas detektora, parādīja, ka dziļas cilpas veidošana var apklusināt spoguļu kustību 30 līdz 100 reizes labāk nekā tradicionālās trokšņa samazināšanas metodes vien.
Pētījuma līdzautors Jans Harmss, Itālijas Gran Sasso zinātnes institūta profesors, sacīja, ka tehnika varētu atvērt jaunu robežu astronomijā.
“Mēs esam patiesi sajūsmā par potenciālu uzlabot gravitācijas viļņu zinātni ar dziļas cilpas veidošanu,” viņš teica. “Precīzāk, tas, ko mēs tagad varam darīt, ir atvērt jaunu frekvences joslu gravitācijas viļņu novērojumiem, virzoties uz zemas frekvences galu.”
Harms sacīja, ka iespēja ir analoga, lai paplašinātu teleskopa diapazonu, lai ņemtu infrasarkanos vai rentgenstarus, kā arī optiskos viļņu garumus. Ar lielāku jutīgumu zemākajās frekvencēs Ligo varētu darīt labāku darbu, lai atklātu neitronu zvaigžņu vai starpposma masas melnā cauruma bināriju sadursmes. Ligo varētu arī sniegt vairāk iepriekšēju brīdinājumu par nenovēršamām kosmiskām sadursmēm.
“Tas, ko jūs varat darīt, ir brīdinājums pirms apvienošanās, tāpēc jūs varat paziņot cilvēkiem [that] Pēc minūtes no šī brīža tiks apvienotas divas neitronu zvaigznes, ”sacīja Harms.” Un tad, ja jums tiešsaistē ir pietiekami daudz detektoru, jūs pat varat norādīt uz noteiktu plāksteri debesīs un pateikt viņiem: “Paskatieties tur un gaidiet to.” ”
Ar visām runām par AI halucinācijasvai cilvēkiem vajadzētu uztraukties, ka dziļas cilpas veidošana varētu radīt nepatiesus datus? “Es domāju, ka jautājums par“ vai tā rīkojas nepareizi pēc tam, kad tas ir gadu, ir likumīgs jautājums, wager mēs par to arī uztraucamies par mūsu klasiskajām metodēm, un tāpēc mēs uzraugām visas šīs lietas, “sacīja Adhikari.
“Šī mums ir jauna joma, tāpēc es domāju, ka mēs mācīsimies, ejot līdzi, un mēs izstrādāsim metodes, lai veto jebkāda veida nepareizas izturēšanās, ne tikai no šīs sistēmas, wager pat mūsu klasiskās sistēmas, kas dažreiz rīkojas nepareizi,” viņš teica.
Nākamajā ieviešanas posmā Ligo komanda plāno izlikt dziļu cilpu, veidojot garākus testa braucienus, kas varētu turpināties vairākas dienas vai nedēļas vienlaikus – Luiziānā, Hanfordā un galu galā Ligo-IndijaApvidū “Šī nedēļa ir laiks, kad mēs sāksim notikt šīs diskusijas,” sacīja Adhikari.
Dziļas cilpas veidošana un tādas programmas kā tas varētu labi kļūt par daļu no standarta inženierijas instrumentu komplekta-ne tikai gravitācijas viļņu detektoriem, wager arī citām lietojumprogrammām, kur komponenti ir jākontrolē ar augstu precizitāti. “Piemēram, tas attiecas uz lietojumiem aviācijas un kosmosā,” sacīja Harmss. “Navigācija vai ražošana, vai parasti trokšņa samazināšana sistēmās vai arī inženierbūvniecībā.”
Šī tehnoloģija varētu pat atrast ceļu uz trokšņu slāpējošām austiņām. Un Buchli sacīja, ka, iespējams, vēl ir citas lietojumprogrammas, par kurām inženieri vēl nav domājuši.
“Es domāju, ka, kad mēs to izsūtīsim, cerams, ka vēl daži cilvēki domā:” Ak, patiesībā, gee, man ir šī patiešām smagā kontroles problēma. Es domāju, ka es to izmēģināšu, “” viņš teica.
Buchli, Adhikari un Harms ir starp 30 zinātnes pētījuma autoriem, “Gravitācijas viļņu observatorijas kosmoloģiskās sasniedzamības uzlabošana, izmantojot dziļas cilpas veidošanu.”
