Задача трех тел — одна из самых известных физических задач, общее решение которой так и не было найдено. Новая нейросеть способна в 100 миллионов раз быстрее существующих алгоритмов найти частичное решение этой задачи. Исследование доступно на сайте препринтов arXiv.org.
Команда исследователей из Университета Эдинбурга и Кембриджского университета в Великобритании, Университета Авейру в Португалии и Лейденского университета в Нидерландах разработала искусственную нейронную сеть глубокого изучения (ANN) для решения задачи трех тел. Команда обучила ANN работе с базой данных существующих проблем трех тел, а также c подборкой их решений.
Как создавалась нейросеть?
«Обученная нейросеть может заменить существующие числовые решатели, позволяя быстро моделировать системы из многих тел. Это, в свою очередь, может пролить свет на выдающиеся явления, такие как образование двойных систем с черными дырами или возникновение коллапса ядра в плотных звездных скоплениях», — пишут исследователи в своей работе .
Исследователи упростили процесс, включив в него только три объекта равной массы с начальной нулевой скоростью, а затем запустили существующий решатель задач из трех тел под названием Brutus более 10000 раз (9900 для обучения и 100 для проверки).
В результате этого обучения новая нейросеть получила 5 000 новых сценариев для работы, результаты которых были сопоставлены с собственными предсказаниями Brutus. Нейронная сеть очень точно соответствовала результатам Brutus.
«В конце концов, мы предполагаем, что сеть может быть обучена более сложным хаотическим проблемам, таким как проблема 4 и 5 тел, что еще больше снижает эффективность вычислительную нагрузку», — заключают исследователи в своей статье.
[themoneytizer id=28375-2]
Что такое задача трех тел?
Впервые сформулированная Исааком Ньютоном задача трех тел включает вычисление движения трех гравитационно взаимодействующих тел — например, Земля, Луна и Солнце, — с учетом их начальных положений и скоростей.
Звучит просто, но хаотическое движение тел в течение сотен лет ставило математиков и физиков в полный тупик. Сегодня задача трех тел является важной частью выяснения взаимодействия фундаментальных объектов Вселенной, например, черный дыр.
Различные типы нейронных сетей дают нам возможность сочетать различные решения так, будто это было придумано человеком.