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粒子物理拥抱人工智能 或助强子对撞机一臂之力?
发表日期:2019-05-30 01:18| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:用微信扫码二维码 分享兰交友和伴侣圈 (原题目:当粒子物理拥抱人工智能 深度进修或助大型强子对撞机一臂之力) 欧洲大型强子对撞机粒子碰撞能够生成大量数据,运算法例能够对其进行处置。图片来历:CERN 下一代粒子对撞机尝试将会利用全球最先辈的思虑机械

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  (原题目:当粒子物理拥抱人工智能 深度进修或助大型强子对撞机一臂之力)

  欧洲大型强子对撞机粒子碰撞能够生成大量数据,运算法例能够对其进行处置。图片来历:CERN

  下一代粒子对撞机尝试将会利用全球最先辈的“思虑机械”,使粒子物理学家和人工智能(AI)研究人员之间成立合作关系。如许的机械只需要微不足道的人力投入,然而如许的前景却让一些物理学家感应不恬逸。

  瑞士日内瓦大型强子对撞机(LHC)物理学家但愿,将来10年可以或许通过不成想象的海量数据作出主要发觉,并获取海量学问,受此动机驱动,他们正在招募AI专家助力研究历程。

  上个月,来自粒子物理学界和人工智能范畴的专家初次共聚一堂,会商若何通过先辈的人工智能手艺加快LHC的科学发觉。粒子物理学家“曾经认识到,他们不克不及单打独斗”。法国巴黎大学计较机学家Cécile Germain在欧洲核子核心(CERN)粒子物理尝试室研讨会上说。

  计较机学家正在陆连续续地作出回应。客岁,德国协助组织了一次法式编写竞赛,旨在在一系列模仿数据中“发觉”希格斯玻色子的踪迹,该竞赛吸引了1700多个团队的申请。

  能够说,粒子物理学和人工智能曾经不再陌路。出格是,LHC的两个大型探测器尝试——ATLAS(回型LHC尝试安装)和CMS(紧凑型μ子螺旋型磁谱仪)——在2012年发觉希格斯玻色子时,就利用了机械进修能力,即“锻炼”运算法例识别数据模式的一种人工智能。

  但在不远的将来,粒子物理尝试需要在收集数据方面变得愈加智能化,而不只仅是对其进行处置。此刻,CMS和ATLAS每秒能够进行亿万次撞击,操纵快速、粗拙的尺度会导致每1000次撞击中轻忽掉1次撞击。而2025年的升级打算意味着,每秒相关撞击次数将会添加20倍,为此那些探测器设备就需要利用愈加切确的统计方式,美国帕萨迪纳市加州理工学院CMS物理学家、协助组织此次CERN研讨会的María Spiropulu说:“我们正在走向一个未知范畴。”

  另一项LHC探测尝试大概也能带来灵感。这个名为LHCb(大型强子对撞机底夸克尝试)的项目旨在研究粒子与其反物质的不合错误称性。为了预备LHC本年4月起头的这一轮一秒钟高能物理尝试,LHCb团队操纵机械进修能力对探测器进行了编程,用来决定哪些数据需要保留。

  LHCb对细微的温度和压力变化极为敏感,因而在尝试过程中跟着时间变化收集的数据也会很是风趣,由于机械进修可以或许顺应及时变化。“以前没人如许做过。”LHCb物理学家、率领AI项目标Vladimir Gligorov暗示。

  在设备升级之后,粒子物理尝试凡是需要破费数月进行校准,Gligorov说。可是在能量升级两周内,该探测器就“再次发觉”一种叫作J/ψ介子的粒子,该粒子于1974年由两个美国尝试团队别离发觉,随后被认为是诺贝尔奖级的科学发觉。

  Spiropulu和一些专家暗示,将来几年,CMS和ATLAS很可能会跟随LHCb的脚步,而且将让探测器运算法例开展更多及时检测与计较工作。“那将会对我们若何进行数据阐发带来变化。”Spiropulu说。

  然而,日益倚重人工智能进行决策也会带来新的挑战。和LHCb分歧,该尝试次要聚焦寻找曾经发觉的粒子,因而能够细致地研究采集粒子过程,可是ATLAS和CMS的设想目标是发觉新粒子。从道理上说,一些被丢掉的数据也可能包含主要发觉,而操纵运算法例生成的尺度可能没有通明度,这让良多物理学家感应忧愁,Germain说。她暗示,研究人员但愿领会这些运算法例若何阐扬感化,从而确保它们是基于物理准绳的。“不然这对他们来说好像恶梦。”

  支撑这种方式的物理学家还需要让他们在人工智能范畴的同事放弃曾经过实践查验的公式。Gligorov说:“这些都是大型尝试合作项目,所以若是要证明一个新方式,可能要破费极长的时间。”LHCb有1000多名参与成员,而ATLAS和CMS的参与科学家都跨越3000人。

  虽然具有这些挑战,研讨会上会商最热的一个话题是粒子物理能否该当操纵愈加复杂化的人工智能以及若何操纵这种被称为深度进修的相关手艺。机械本体进修运算次要采用样本数据如图像等来锻炼,然后“说出”每张图片上的内容是什么,好比是一所衡宇仍是一只猫。可是深度进修次要操纵一些软件(如谷歌翻译和苹果公司的声音识别系统Siri),计较机不克不及进行监管,只能找到方式识别这些物体。

  人工智能的深度进修能力将会使科学家发觉理论上尚未预测过的新粒子,CMS团队成员、CREN参与组织此次研讨会的物理学家Maurizio Pierini说:“它可能是一份安全,以防提出准确理论预言的科学家尚未出生。”

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