Apie neįprastą mokslininkų ir dirbtinio intelekto bendradarbiavimą rašo mokslo portalas „Live Science“.
Romos Sapienzos universiteto fizikai pateikė analitinį matematinio ryšio, susijusio su dalelių susigrūdimu, įrodymą. Mokslininkai šį ryšį skaitiniais metodais pastebėjo dar 2014 metais, tačiau ilgai negalėjo paaiškinti, kodėl jis visuomet galioja.
Tyrimo autoriai nurodė, kad esminę įrodymo idėją pasiūlė bendrovės „Anthropic“ dirbtinio intelekto modeliai „Claude Sonnet 4.6“ ir „Claude Opus 4.7“.
Susiję straipsniai
Vis dėlto mokslininkai pabrėžia, kad DI pateiktą sprendimą tikrino, taisė ir galutinai patvirtino patys.
Problemą galima paaiškinti biliardo kamuoliais
Mokslininkų nagrinėtas reiškinys angliškai vadinamas „jamming“. Jis apibūdina momentą, kai daugybė laisvai judėjusių dalelių taip susispaudžia, kad sistema staiga tampa standi.
Paprasčiausias pavyzdys – biliardo kamuoliais pildomas stalas.
Kol kamuolių nedaug, juos galima laisvai judinti. Tačiau pridėjus vis daugiau, galiausiai nelieka laisvos vietos ir kiekvieną kamuolį savo vietoje įspraudžia kaimyniniai kamuoliai.
Panašūs procesai vyksta smėlyje, grūduose, milteliuose, putose ir kitose netvarkingai išsidėsčiusių dalelių sistemose.
Suprasti šį perėjimą svarbu ne tik teorinei fizikai. Jis gali padėti aiškinti įvairių birių medžiagų, pramoninių miltelių ir net biologinių audinių elgseną.
Lygybę matė, bet negalėjo įrodyti
2014 metais G. Parisi, F. Zamponi ir jų kolegos matematiškai aprašė, kaip kietųjų sferų sistema elgiasi artėdama prie visiško susigrūdimo.
Skaičiavimuose išryškėjo du parametrai – a ir b. Jie apibūdino, kaip kritiniu momentu kinta mažyčiai tarpai tarp dalelių ir jas veikiančios kontaktinės jėgos.
Atliekant skaitinius bandymus šių parametrų suma nuolat buvo lygi vienetui: a + b = 1.
Rezultatas kartojosi itin tiksliai, tačiau mokslininkams nepavyko pateikti analitinio įrodymo, kuris parodytų, kodėl ši lygybė privalo galioti visais atvejais.
Dar daugiau intrigos kėlė tai, kad nepriklausomi kitų fizikų darbai, paremti visiškai kitokiais metodais, taip pat vedė prie to paties ryšio.
Tyrėjai svarstė, kad už šios lygybės gali slypėti dar neatrastas fizikos principas. Tačiau daugiau nei dešimtmetį proveržio nebuvo.
Į pagalbą pasitelkė „Claude“
G. Parisi nusprendė išbandyti generatyvinį dirbtinį intelektą, tikėdamasis, kad jis į problemą pažvelgs kitu kampu.
Pirmiausia „Claude“ buvo paprašytas atkartoti ankstesnius mokslininkų skaitinius rezultatus. Kai sistema su tuo susitvarkė, jai pateikta sunkesnė užduotis – rasti matematinį įrodymą, kodėl a ir b suma turi būti lygi vienetui.
Bendraudami su DI fizikai pateikė maždaug 40 užklausų.
„Claude“ sugeneruotame sprendime buvo klaidų ir neatitikimų, tačiau pagrindinė matematinė idėja pasirodė esanti teisinga. F. Zamponi pasakojo DI parengtą dokumentą pradėjęs tikrinti kelionės lėktuvu metu. Perskaitęs skaičiavimus jis suprato, kad siūlomo metodo esmė gali veikti.
Mokslininkai nurodė patys kruopščiai patikrinę įrodymą, aptikę ankstyvosios versijos prieštaravimų ir paprašę sistemos juos ištaisyti. Galutinį variantą autoriai patikrino ir pateikė kaip savo mokslinį darbą.
Atsakymas visą laiką slypėjo lygtyse
Mokslininkus nustebino tai, kad problemai išspręsti neprireikė atrasti naujo fizikinio reiškinio. Įrodymas slypėjo jau turėtose matematinėse lygtyse, tačiau tyrėjai anksčiau nepastebėjo tinkamo būdo jas pertvarkyti ir susieti.
Pasak F. Zamponi, tikėtina, kad su tokio tipo lygtimis nuolat dirbantis grynosios matematikos specialistas sprendimą taip pat būtų galėjęs rasti. Tačiau fizikams „Claude“ suteikė greitą prieigą prie matematikos metodų ir formalių įgūdžių, kurie buvo šiek tiek už jų įprastos specializacijos ribų.
Tai nereiškia, kad DI savarankiškai atliko visą mokslinį darbą.
Žmonės suformulavo problemą, pateikė sistemai ankstesnius rezultatus, vertino jos atsakymus, taisė klaidas ir tikrino galutinį įrodymą. Vis dėlto šiuo atveju dirbtinis intelektas pasiūlė kelią, kurio patys mokslininkai ilgai nematė.
Rezultatas paskelbtas moksliniame leidinyje
G. Parisi ir F. Zamponi darbas pavadintas „A proof of an identity for the critical exponents of jamming“.
Jis birželį pirmiausia paskelbtas atviroje mokslinių darbų platformoje „arXiv“, o vėliau – recenzuojamame žurnale „Journal of Statistical Mechanics: Theory and Experiment“. Straipsnyje autoriai tiesiogiai nurodė, kad įrodymas gautas bendraujant su „Claude“ ir vėliau jų pačių patikrintas.
G. Parisi 2021 metais buvo apdovanotas Nobelio fizikos premija už darbus, padėjusius suprasti sudėtingų fizikinių sistemų netvarką ir svyravimus. Naujasis atvejis rodo, kad generatyvinis dirbtinis intelektas gali būti naudingas ne tik tekstams rašyti ar informacijai apibendrinti, bet ir ieškant naujų matematinio samprotavimo kelių.
Tačiau jis taip pat atskleidžia žmogaus kontrolės svarbą – pradinis DI atsakymas nebuvo nepriekaištingas, o be ekspertų patikros klaidos galėjo likti nepastebėtos. F. Zamponi teigė ir toliau ketinantis naudoti dirbtinį intelektą sudėtingoms problemoms nagrinėti. Tačiau bent kol kas pagrindinės idėjos, užduočių formulavimas ir rezultatų patikrinimas tebėra mokslininkų atsakomybė.