DAVID NIELD
Fizikte adı çıkan en karmaşık hesaplamalardan biri olan üç cisim problemi, yapay zekayla birlikte dengine kavuşmuş olabilir: Yeni bir yapay sinir ağı, mevcut yöntemlere göre 100 milyona kadar daha hızlı çözümler bulmayı vadediyor.
İlk olarak Isaac Newton’un formülleştirdiği üç cisim problemi; kütleçekimsel olarak birbirini etkileyen ve ilk hızları ile süratleri bilinen üç cismin (Dünya, Ay ve Güneş gibi) hareketini hesaplamayı içeriyor.
İlk bakışta basit gibi görünebilir fakat peşisıra gelen kaotik hareketler, matematikçilerin ve fizikçilerin kafasını yüzlerce yıldır allak bullak etmiş. O kadar ki; kendini bu işe en fazla adayanlar hariç herkes, bu problemi düşünmekten mümkün olduğu kadar kaçınmaya çalışmış.
Bu yüzden denizde konumlar hesaplanırken kullanılan Ay ve yıldızların yerine, kronometre zaman tutucular daha popüler hale gelmiş; çünkü daha kesin sonuç veriyorlarmış.
Günümüzde üç cisim problemi, ikili kara deliklerin tekli kara delikler ile nasıl etkileşim kurduğunu anlamada önemli bir yere sahip. Buradan hareketle, Evren’deki en temel nesnelerin birbirleriyle nasıl etkileştikleri de daha iyi anlaşılabilir.
İngiltere’deki Edinburgh ve Cambridge Üniversitesi, Portekiz’deki Aveiro Üniversitesi ile Hollanda’daki Leiden Üniversitesi’nde çalışan araştırmacıların oluşturduğu yapay sinir ağı, tam da burada devreye giriyor.
Takım, mevcut üç cisim problemlerinin yer aldığı bir veritabanının yanısıra, zahmetli biçimde hesaplanan bir dizi çözüm ile eğitilmiş derin, yapay bir sinir ağı (ANN) geliştirmiş. Bu ANN’nin; isabetli cevaplara, bugün yapabildiğimizden çok daha hızlı ulaşma bakımından epey umut vadettiği gösterilmiş.
Araştırmacılar makalelerinde şöyle yazıyor: “Eğitilmiş bir ANN, mevcut sayısal çözücülerin yerini alabilir ve çoklu cisim sistemlerinin hızlı, ölçeklenebilir simülasyonlarını mümkün kılıp; ikili kara delik sistemlerinin oluşumu ya da yoğun yıldız kümelerindeki çekirdek çöküşlerinin kaynağı gibi belirgin olgulara ışık tutabilir.”
Araştırmacılar bu süreci, bir düzlemde sadece üç eşit kütleli parçacık olacak ve hepsi de sıfır süratle yola çıkacak şekilde basitleştirmişler. Daha sonra, Brutus adı verilen ve üç cisim problemini çözmede kullanılan mevcut bir yazılımı 10.000 defa baştan çalıştırmışlar (9.900 kez eğitim, 100 kez de sağlama yapmak için).
Bu eğitime dayalı şekilde, yeni ANN’ye üzerinde çalışması için 5.000 yeni senaryo verilmiş ve daha sonra bu sonuçlar, Brutus’ün yaptığı tahminlerle karşılaştırılmış. Yapay sinir ağından elde edilen sonuçlar, Brutus’un ortaya attığı sonuçlarla çarpıcı ölçülerde eşleşmiş.
Daha önce (insan beyninde gerçekleşen karar tartma ve işlemeye dayalı) çeşitli yapay sinir ağları kullanılarak metal müzikler üretilmiş, sahte insan suratları oluşturulmuş ve fizikteki en büyük sorunlardan bazıları ele alınmıştı.
Yapay sinir ağları, hesaplamaya dayalı zekice kestirmeler oluşturmaya yardımcı olup; nihai doğru sonucu elde ederken, cevaplara giden en hızlı yolları buluyor.
Bu yeni çalışmada, bahsedilmesi gereken bazı sınırlamalar da var: Çalışma henüz diğer bilim insanları tarafından denetlenmedi. Ayrıca, üç cisim senaryoları hakkında bazı basitleştirme ve varsayımlar oluşturuyor. Yani bu aşamada daha çok, kavram ispatı niteliği taşıyor.
Çalışmanın gösterdiği şey ise; eğitilen yapay sinir ağlarının, Brutus ve benzeri sistemler ile beraber çalışabileceği ve üç cisim hesaplamaları, mevcut modellerin başa çıkamayacağı kadar karmaşık hale geldiğinde devreye girebilecek oldukları.
Araştırmacılar, tezlerinde şu sonuca varıyorlar: “Sonunda bu ağların, 4 veya 5 cisim problemi gibi daha kaotik problemler üzerinde eğitilebileceklerini ve hesap yükünü çok daha fazla azaltabileceklerini düşünüyoruz.”
Araştırma, henüz hakem denetimli bir bültende yayınlanmadı fakat ön baskı sunucusu arXiv.org üzerinden okunabilir.
ScienceAlert
Üç cisimden önce tek cisim problemini çözmeyi başarsınlar.Tek cisim problemi çözüldüğünde anti yerçekimi gerçeği ortaya çıkacaktır. Daha fazla ayrıntı için bekleyiniz.