Các nhà khoa học thông báo rằng họ đã phát triển một chương trình trí tuệ nhân tạo có khả năng thiết kế các máy dò sóng hấp dẫn hoạt động tốt hơn các phiên bản do con người tạo ra, có khả năng tăng cường khả năng "nghe" vũ trụ của chúng ta.
Sóng hấp dẫn, hay gợn sóng trong cấu trúc không thời gian, được tạo ra bởi các sự kiện thảm khốc như sự hợp nhất của các lỗ đen. Các nhà khoa học phát hiện ra những sóng này bằng các thiết bị hình chữ L khổng lồ gọi là "giao thoa kế", đo những thay đổi cực kỳ nhỏ trong không thời gian khi sóng đi qua Trái đất. Trong khi các máy dò sóng hấp dẫn hiện tại — chẳng hạn như Đài quan sát sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) và địa điểm liên kết Virgo — đã chứng minh được sự thành công, một nghiên cứu mới cho rằng tồn tại một lĩnh vực "vô cùng rộng lớn" về các thiết kế thử nghiệm vẫn chưa được các nhà nghiên cứu con người khám phá.
Các nhà nghiên cứu cho biết lãnh thổ chưa được khám phá này mở ra một cơ hội lớn để AI nhanh chóng khám phá ra các thiết kế máy dò sáng tạo hiệu quả hơn con người — mở ra những con đường mới để "lắng nghe" vũ trụ.
Một thuật toán hỗ trợ AI như vậy, có tên là Urania, gần đây đã xác định được 50 thiết kế máy dò mới vượt trội hơn các bản thiết kế thử nghiệm tốt nhất do các nhà khoa học con người tạo ra, theo báo cáo của nghiên cứu mới. Các nhà khoa học cho biết những thiết kế này có thể mở rộng thể tích quan sát được của vũ trụ lên gấp 50 lần — một bước nhảy vọt tương đương với việc chuyển từ nghe tiếng thì thầm ở phòng bên sang nghe tiếng trò chuyện ở khắp thành phố.
"Chúng ta đang ở trong kỷ nguyên mà máy móc có thể khám phá ra những giải pháp siêu phàm mới trong khoa học, và nhiệm vụ của con người là hiểu được máy móc đã làm gì", tác giả chính của nghiên cứu Mario Krenn, một nhà vật lý lượng tử dẫn đầu một nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Ánh sáng Max Planck ở Đức, cho biết trong tuyên bố. "Điều này chắc chắn sẽ trở thành một phần rất nổi bật trong tương lai của khoa học."
Các máy dò sóng hấp dẫn được đề xuất của Urania trải dài trên một dải tần số rộng — từ 10 đến 5000 Hz — thu thập tín hiệu từ một loạt các sự kiện vũ trụ, theo nghiên cứu mới. Dải tần này bao gồm các tín hiệu từ sự hợp nhất của lỗ đen, bao gồm cả các tín hiệu từ các ngôi sao đầu tiên của vũ trụ; hiểu được những sự kiện như vậy là chìa khóa để có thể giải mã những bí ẩn của cái gọi là "tiên cá bóng tối" trong vũ trụ và tinh chỉnh các phép đo của hằng số Hubble, hằng số mô tả tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Một máy dò được thiết kế bằng AI làm tăng độ nhạy với sóng hấp dẫn từ siêu tân tinh lên gấp 1,6 lần so với bản nâng cấp Voyager sắp tới của LIGO — có khả năng tăng gấp bốn lần số lượng các sự kiện có thể phát hiện được bằng cách cho phép phát hiện các tín hiệu yếu hơn và xa hơn, nghiên cứu mới báo cáo.
Các câu chuyện liên quan:
— Ngôi sao lùn trắng 'Daredevil' có thể là vật thể gần nhất được biết đến với một lỗ đen kỳ lạ
— Vật lý chưa biết có thể giúp năng lượng tối hoạt động như 'chống trọng lực' trong toàn bộ vũ trụ
— Các lỗ đen siêu lớn bẻ cong các định luật vật lý để phát triển đến kích thước khổng lồ
Một máy dò khác như vậy cho thấy triển vọng trong việc xác định các giai đoạn đầu của sự hợp nhất sao neutron đôi, cung cấp cảnh báo trước cho các kính thiên văn để quan sát các bức xạ điện từ đi kèm và thu thập dữ liệu khoa học phong phú hơn. Các máy dò này cũng có thể thu được sóng hấp dẫn phát ra sau khi các sao neutron va chạm, được gọi là tín hiệu sau khi hợp nhất, được cho là chứa thông tin quan trọng về vật chất cực kỳ dày đặc bên trong các sao neutron. Các nhà khoa học cho biết điều này có thể tiết lộ các trạng thái kỳ lạ của vật chất và làm sâu sắc thêm hiểu biết của chúng ta về vật lý cơ bản chi phối những môi trường khắc nghiệt này.
"Cách tiếp cận của chúng tôi có thể truyền cảm hứng cho những đổi mới do AI thúc đẩy trong các lĩnh vực khoa học khác, giúp chúng tôi thiết kế thế hệ công cụ chính xác tiếp theo để khám phá vũ trụ theo những cách mà chúng tôi chưa từng tưởng tượng ra", Krenn và các đồng nghiệp viết trong nghiên cứu mới.
Các nhà nghiên cứu đã công bố "sở thú máy dò sóng hấp dẫn, hay bộ sưu tập 50 thiết kế máy dò hàng đầu được phát triển cùng với Urania. Mục tiêu là truyền cảm hứng cho những cách tiếp cận mới cho các công cụ thế hệ tiếp theo. Theo nghiên cứu, một số thiết kế này có thể được triển khai dưới dạng nâng cấp cho các cơ sở hiện có sau khi thử nghiệm thành công.
Nghiên cứu này được mô tả trong bài báo được xuất bản vào ngày 11 tháng 4 trên tạp chí Physical Review X.
Sóng hấp dẫn, hay gợn sóng trong cấu trúc không thời gian, được tạo ra bởi các sự kiện thảm khốc như sự hợp nhất của các lỗ đen. Các nhà khoa học phát hiện ra những sóng này bằng các thiết bị hình chữ L khổng lồ gọi là "giao thoa kế", đo những thay đổi cực kỳ nhỏ trong không thời gian khi sóng đi qua Trái đất. Trong khi các máy dò sóng hấp dẫn hiện tại — chẳng hạn như Đài quan sát sóng hấp dẫn bằng giao thoa kế laser (LIGO) và địa điểm liên kết Virgo — đã chứng minh được sự thành công, một nghiên cứu mới cho rằng tồn tại một lĩnh vực "vô cùng rộng lớn" về các thiết kế thử nghiệm vẫn chưa được các nhà nghiên cứu con người khám phá.
Các nhà nghiên cứu cho biết lãnh thổ chưa được khám phá này mở ra một cơ hội lớn để AI nhanh chóng khám phá ra các thiết kế máy dò sáng tạo hiệu quả hơn con người — mở ra những con đường mới để "lắng nghe" vũ trụ.
Một thuật toán hỗ trợ AI như vậy, có tên là Urania, gần đây đã xác định được 50 thiết kế máy dò mới vượt trội hơn các bản thiết kế thử nghiệm tốt nhất do các nhà khoa học con người tạo ra, theo báo cáo của nghiên cứu mới. Các nhà khoa học cho biết những thiết kế này có thể mở rộng thể tích quan sát được của vũ trụ lên gấp 50 lần — một bước nhảy vọt tương đương với việc chuyển từ nghe tiếng thì thầm ở phòng bên sang nghe tiếng trò chuyện ở khắp thành phố.
"Chúng ta đang ở trong kỷ nguyên mà máy móc có thể khám phá ra những giải pháp siêu phàm mới trong khoa học, và nhiệm vụ của con người là hiểu được máy móc đã làm gì", tác giả chính của nghiên cứu Mario Krenn, một nhà vật lý lượng tử dẫn đầu một nhóm nghiên cứu tại Viện Khoa học Ánh sáng Max Planck ở Đức, cho biết trong tuyên bố. "Điều này chắc chắn sẽ trở thành một phần rất nổi bật trong tương lai của khoa học."
Các máy dò sóng hấp dẫn được đề xuất của Urania trải dài trên một dải tần số rộng — từ 10 đến 5000 Hz — thu thập tín hiệu từ một loạt các sự kiện vũ trụ, theo nghiên cứu mới. Dải tần này bao gồm các tín hiệu từ sự hợp nhất của lỗ đen, bao gồm cả các tín hiệu từ các ngôi sao đầu tiên của vũ trụ; hiểu được những sự kiện như vậy là chìa khóa để có thể giải mã những bí ẩn của cái gọi là "tiên cá bóng tối" trong vũ trụ và tinh chỉnh các phép đo của hằng số Hubble, hằng số mô tả tốc độ giãn nở của vũ trụ.
Một máy dò được thiết kế bằng AI làm tăng độ nhạy với sóng hấp dẫn từ siêu tân tinh lên gấp 1,6 lần so với bản nâng cấp Voyager sắp tới của LIGO — có khả năng tăng gấp bốn lần số lượng các sự kiện có thể phát hiện được bằng cách cho phép phát hiện các tín hiệu yếu hơn và xa hơn, nghiên cứu mới báo cáo.
Các câu chuyện liên quan:
— Ngôi sao lùn trắng 'Daredevil' có thể là vật thể gần nhất được biết đến với một lỗ đen kỳ lạ
— Vật lý chưa biết có thể giúp năng lượng tối hoạt động như 'chống trọng lực' trong toàn bộ vũ trụ
— Các lỗ đen siêu lớn bẻ cong các định luật vật lý để phát triển đến kích thước khổng lồ
Một máy dò khác như vậy cho thấy triển vọng trong việc xác định các giai đoạn đầu của sự hợp nhất sao neutron đôi, cung cấp cảnh báo trước cho các kính thiên văn để quan sát các bức xạ điện từ đi kèm và thu thập dữ liệu khoa học phong phú hơn. Các máy dò này cũng có thể thu được sóng hấp dẫn phát ra sau khi các sao neutron va chạm, được gọi là tín hiệu sau khi hợp nhất, được cho là chứa thông tin quan trọng về vật chất cực kỳ dày đặc bên trong các sao neutron. Các nhà khoa học cho biết điều này có thể tiết lộ các trạng thái kỳ lạ của vật chất và làm sâu sắc thêm hiểu biết của chúng ta về vật lý cơ bản chi phối những môi trường khắc nghiệt này.
"Cách tiếp cận của chúng tôi có thể truyền cảm hứng cho những đổi mới do AI thúc đẩy trong các lĩnh vực khoa học khác, giúp chúng tôi thiết kế thế hệ công cụ chính xác tiếp theo để khám phá vũ trụ theo những cách mà chúng tôi chưa từng tưởng tượng ra", Krenn và các đồng nghiệp viết trong nghiên cứu mới.
Các nhà nghiên cứu đã công bố "sở thú máy dò sóng hấp dẫn, hay bộ sưu tập 50 thiết kế máy dò hàng đầu được phát triển cùng với Urania. Mục tiêu là truyền cảm hứng cho những cách tiếp cận mới cho các công cụ thế hệ tiếp theo. Theo nghiên cứu, một số thiết kế này có thể được triển khai dưới dạng nâng cấp cho các cơ sở hiện có sau khi thử nghiệm thành công.
Nghiên cứu này được mô tả trong bài báo được xuất bản vào ngày 11 tháng 4 trên tạp chí Physical Review X.
