دانشمندان سال‌هاست برای پیش‌بینی رفتار سیالات با چالش مواجه‌اند. آزمایشگاه دیپ‌مایند گوگل اخیراً در این حوزه به یک پیشرفت بزرگ رسیده است.
برای بیش از یک قرن، ریاضی‌دانان و فیزیک‌دانان با ماهیت آشفته و غیرقابل‌پیش‌بینی حرکت سیالات ده‌ها پرسش همچون اینکه هوا چگونه اطراف بال یک هواپیما می‌چرخد یا آب چگونه در یک لوله به‌هم می‌ریزد، دست و پنجه نرم کردند. اما آزمایشگاه دیپ‌مایند گوگل به‌تازگی پیشرفت مهمی در این حوزه رقم زده و از هوش مصنوعی برای این کار استفاده کرده است.
در دورانی که سرمایه‌گذاران و دیگران مدام می‌پرسند آیا هوش مصنوعی ارزش این همه هزینه را دارد یا نه، دیدن اینکه دیپ‌مایند روی موضوعات مهمی مثل این کار می‌کند دلگرم‌کننده است. این نمونه‌ای است از زمانی که AI واقعاً ارزش خلق می‌کند.
دیپ‌مایند یک آزمایشگاه پیشروی تحقیقاتی هوش مصنوعی است که بیش از یک دهه پیش توسط گوگل خریداری شد. این مجموعه اکنون تحت رهبری دمیس هاسابیس، نابغه ریاضی و بازی‌سازی است که با قدرت‌گرفتن هوش مصنوعی خیلی سریع در گوگل معروف شده است.
سیالات آن‌قدر غیرقابل‌پیش‌بینی‌اند که معادلات مورد استفاده برای مدل‌سازی رفتارشان اساساً قابل‌حل کامل نیست. برای استفاده از این معادلات، فیزیک‌دان‌ها مجبورند فرض‌هایی مانند چسبندگی ثابت یا تغییر تدریجی فشار را بپذیرند.
اما حتی ساده‌ترین سناریوها هم می‌توانند به «blow-up» منجر شوند؛ جایی که معادلات مقادیر غیرواقعی مثل فشار بی‌نهایت یا جهش غیرقابل‌باور در سرعت را پیش‌بینی می‌کنند. این وضعیت‌ها همان تکینگی‌ها هستند،لحظاتی که ریاضی دیگر قادر به پیش‌بینی رفتار واقعی سیال نیست.
تکینگی‌ها می‌توانند پایدار یا ناپایدار باشند. تکینگی‌های پایدار راحت‌تر شناسایی می‌شوند، اما تکینگی‌های ناپایدار بسیار دشوارتر قابل کشف‌اند.
نابغه ناپایدار
با استفاده از یادگیری ماشین و مدل‌های هوش مصنوعی تخصصی مبتنی بر ساختار قوانین فیزیکی، محققان دیپ‌مایند توانسته‌اند خانواده‌های جدیدی از تکینگی‌های ناپایدار را در سه معادله متفاوت دینامیک سیالات کشف کنند.
آنها با جاسازی ساختار خود معادلات در مدل‌های هوش مصنوعی و بهینه‌سازی مرحله‌به‌مرحله این مدل‌ها، به دقتی در حد سطح محاسبات ماشینی دست پیدا کردند؛ دقتی که برای تأیید رسمی نتایج توسط ریاضی‌دان‌ها کافی بوده است.
در مقالهٔ پژوهشی آمده است که این کار یک نقشهٔ تازه برای مواجهه با چالش‌های دیرپای فیزیک ریاضی ارائه می‌دهد. دیپ‌مایند نیز در وبلاگش نوشته است: «این پیشرفت یک روش جدید برای انجام تحقیقات ریاضی را نشان می‌دهد.»
کشف این دستهٔ جدید از تکینگی‌های ناپایدار می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بهتر بفهمند تلاطم یعنی رفتار آشفته و انرژی‌بر سیالات، چگونه در طبیعت و مهندسی رخ می‌دهد.
این موضوع می‌تواند به درک بهتر زمینه‌هایی مانند نیروی پسای هواپیما، سامانه‌های آب‌وهوایی، جریان خون، توزیع انرژی و شاید حتی در آینده باعث شود پروازها کمتر تکان داشته باشند.
نورا می‌گوید این پیشرفت‌ها می‌تواند به نظارت بهتر بر «turbidity» (کدری یا آشفتگی شدیدی که سیال در آن بیشتر تابع تکانه است تا ویژگی‌های فیزیکی) کمک کند؛ حالتی که پیش‌بینی‌اش بسیار دشوار است. او توضیح داد: «بخش زیادی از نرم‌افزارهایی که برای پایش turbidity استفاده می‌کنیم فرض می‌کنند این معادلات در همه مقادیر معتبرند.»
اما اکنون که دیپ‌مایند تکینگی‌های ناپایدار جدیدی کشف کرده، دانشمندان می‌توانند جریان‌های متلاطم را بهتر پایش کنند، چراکه حالا درک بهتری از محدوده‌هایی داریم که این معادلات واقعاً معتبرند.
خبر آنلاین
