Gelişmiş yapay zeka sistemleri, insanların tasarlayamayacağı fiziksel deneyler üretmeye başladı. Sıra kuramlarda mı?
Caltech’ten fizikçi Rana Adhikari ve ekibi, Lazer İnterferometre Kütle Çekim Dalga Gözlemevi’nin (LIGO) hassasiyetini artırmak için yapay zekayı kullandı. LIGO, biri Washington eyaletinin Hanford şehrinde, diğeri Louisiana eyaletindeki Livingston’da olmak üzere iki devasa dedektörle çalışıyor.
LIGO, 2 kolu olan dev bir L şeklindeki düzenekten oluşuyor ve her kol 4 kilometre uzunluğunda. Fakat bir yerçekimi (gravitasyonel) dalgası bu düzenekten geçtiğinde, bu iki kolun uzunluğu çok az da olsa değişiyor. Ama bu değişim öylesine küçük ki, bir kolun uzunluğu diğerine göre yalnızca bir protonun çapından daha az bir miktarda uzuyor ya da kısalıyor.
Protondan bile küçük bu mesafe farklarını tespit edebilmek için sistemin çok uzun optik yollar kullanması gerekiyor. LIGO’da, lazer ışınları 4 kilometrelik bu kollarda defalarca yansıtılarak gidip geliyor. Bu şekilde ışığın kat ettiği yol uzatılıyor ve kollar arasındaki küçücük uzunluk farkları daha görünür hale geliyor.
LIGO, 2015’te ilk yerçekimi dalgasını tespit etti. Bu ilk tespit, uzakta çarpışan iki kara deliğin uzay-zaman dokusunda oluşturduğu dalgaların iziydi. Araştırmacılar, LIGO’nın sınırlarını zorlamak istedi ve kuantum gürültüsünü azaltmanın yeni yollarını aramaya başladı.
Kuantum gürültüsü, ölçüm yapılan sistemin doğasında bulunan ve kuantum mekaniğinin temel belirsizliklerinden kaynaklanan rastgeleliğe deniyor. Klasik ölçüm hatalarından farklı olarak, bu gürültü fiziksel olarak kaçınılmaz oluyor, yani ne kadar hassas ölçüm yapılırsa yapılsın, tamamen ortadan kaldırılamıyor.
Adhikari’nin liderliğindeki ekip, Avusturyalı fizikçi Mario Krenn tarafından geliştirilen bir yapay zeka yazılımı kullanarak interferometre tasarımlarını optimize etmeye çalıştı. Adhikari, kuantum optik deneyleri için Mario Krenn tarafından geliştirilen bir yapay zeka yazılımı olan PyTheus’a başvurdu. Bu yazılım, deneyleri matematiksel grafikler şeklinde temsil ediyor ve istenen çıktıya ulaşmak için deney düzeneklerini otomatik olarak optimize ediyor.
Bunun için AI’ye binlerce optik eleman (ayna, lens, lazer, dedektör) tanıtıldı ve kendi tasarımlarını üretmesine izin verildi. İlk başta yapay zekanın ürettiği tasarımlar anlamsız, hatta kaotik görünüyordu. Simetriden yoksun, insanın sezgisel olarak kuramayacağı kadar karmaşık yapılardı.
Ancak araştırmacılar bu tasarımları analiz ettiğinde, ortaya çıkan sonuçların yalnızca işe yarar olmakla kalmayıp aynı zamanda alışılmadık teorik temellere dayandığı anlaşıldı. AI, dedektör ile ana interferometre arasına ek bir üç kilometrelik halka yerleştirerek ışığın yeniden dolaşımını sağladı ve böylece kuantum gürültüsünü bastırdı.
LIGO’nun yeni versiyonu; insan gözünden kaçan ve daha önce hiç test edilmemiş teorik ilkeleri uygulayarak dedektörün duyarlılığını yüzde 10 ila yüzde 15 oranında iyileştirdi.
Henüz yapay zeka yeni fizik kuramları ortaya koymuyor, ancak binlerce fizikçinin on yıllardır çözmeye çalıştığı tasarımları birkaç ayda yeniden inşa edebiliyor. Büyük dil modellerinin hipotez geliştirme süreçlerine entegre edilmesiyle bu süreç daha da ivme kazanabilir.
Kaynak: Quanta Magazine
