Crearon a una IA para descubrir nuevas leyes de la física: lo ha conseguido

Investigadores de la Emory University de Atlanta han logrado un avance de calado en inteligencia artificial (IA), empleándola para desentrañar nuevas leyes fundamentales de la física. Esto muestra cómo la IA puede contribuir al conocimiento básico de la naturaleza.

La investigación se centró en el plasma polvoriento, un estado de la materia omnipresente en el universo. Este plasma, un gas caliente y cargado que contiene minúsculas partículas de polvo, ha planteado importantes desafíos a los físicos por su complejo comportamiento. No es el único avance interesante de la IA, que ha logrado avances en prácticamente todos los campos.

Hasta ahora, las fuerzas entre las partículas del plasma no se comprendían. La dificultad radica en que las interacciones son "no recíprocas": la fuerza de una partícula sobre otra no siempre se corresponde. Los modelos tradicionales no habían logrado desentrañar este comportamiento con la precisión deseada.

La inteligencia artificial desvela el misterio del plasma polvoriento

Científicos de Emory diseñaron un sistema de imágenes tridimensionales para observar partículas de polvo de plástico dentro de una cámara con plasma. Usando una lámina láser y una cámara de alta velocidad, capturaron miles de trayectorias, según Interesting Engineering.

Estas trayectorias entrenaron una red neuronal. A diferencia de otros modelos que necesitan muchos datos, este sistema aprendió de un conjunto de datos reducido pero de calidad. Se le incorporaron reglas físicas básicas, como la gravedad o el arrastre, para anclar su aprendizaje en principios conocidos.

La IA identificó con alta precisión estas fuerzas no recíprocas. Constató que una partícula delantera arrastra a la siguiente, mientras que la trasera repele a la líder. Esta interacción asimétrica ya se sospechaba, pero nunca se había modelado con tanta claridad.

La IA corrigió asunciones sobre el plasma. Por ejemplo, la creencia de que la carga eléctrica de una partícula aumentaba directamente con su tamaño; la IA reveló que esta relación depende de la densidad y la temperatura del plasma circundante.

Otro concepto revisado: la fuerza entre partículas siempre decae exponencialmente con la distancia. El modelo de IA demostró que esta disminución está condicionada por el tamaño de las partículas, un aspecto hasta ahora no considerado.

Este avance cuenta con repercusiones más allá de lo académico. El modelo de IA funciona en un ordenador de sobremesa corriente, lo que facilita su replicabilidad. Este marco podría aplicarse a sistemas con múltiples partículas (mezclas de pintura, migración celular), abriendo nuevas vías de investigación y aplicación.