在替代物理学中独立发现的人工智能

找一本物理书，你会发现一个又一个的公式来描述事物如何摆动、飞行、转弯和停止。 这些公式描述了我们可以观察到的动作，但每个公式的背后可能是一些不那么明显的因素组合。

现在，由哥伦比亚大学的研究人员开发的一个新的人工智能程序似乎已经发现了它的替代物理学。

在展示了地球上物理现象的视频后，人工智能并没有重新发现我们正在使用的当前变量； 相反，他实际上想出了新的变体来解释他所看到的。

需要明确的是，这并不意味着我们当前的物理学存在缺陷，也不意味着有更好的模型来解释我们周围的世界。 （爱因斯坦定律被证明是非常强大的。） 但这些法律之所以存在，是因为它们建立在一种理论“语言”和几个世纪传统所确立的预先存在的原则之上。

给定一个替代时间线，其他人以稍微不同的视角处理相同的问题，我们还会以同样的方式解释我们的宇宙吗？

即使有了用于成像黑洞和发现遥远外星世界的新技术，这些定律也一次又一次地成立（旁注：量子力学完全是另一个故事，但让我们在这里坚持可见世界）。

这个新的 AI 只看了一些物理现象的视频，所以发明新的物理学来解释宇宙或试图改进爱因斯坦是不合适的。 这不是重点。

“我一直想知道，如果我们遇到了一个聪明的外星种族，他们会发现与我们相同的物理定律，还是会以不同的方式描述宇宙？” 哥伦比亚创意机器实验室的机器人科学家 Hood Lipson 说：.

“在实验中，每次 AI 重启时变量的数量都是一样的，但每次具体的变量都不一样。所以是的，有替代的方式来描述宇宙，完全有可能我们的选择不是完美的。”

除此之外，该团队还想看看 AI 是否真的可以找到新的变量，从而帮助我们解释在当前大量数据中出现的新的、复杂的现象，而我们目前还没有理论理解来跟上这些现象。

例如，大型强子对撞机等大型实验中出现的新数据表明了新的物理学。

“仅仅因为我们没有变量，我们还遗漏了哪些其他定律？” 数学家蒋杜说 来自哥伦比亚大学。

那么人工智能是如何发现新物理的呢？ 首先，团队将原始视频片段输入他们已经理解的现象系统，并向程序提出一个简单的问题：描述正在发生的事情所需的最小基本变量是什么？

第一个视频展示了一个摆动的双摆，已知它有四个状态变量在起作用：每个摆的角度和角速度。

人工智能思考了几个小时的镜头和问题，然后吐出一个答案：这种现象需要 4.7 个变量来解释，她说。

这与我们所知道的四个要素已经足够接近了……但它仍然无法解释 AI 对变量的看法。

因此，团队随后尝试将已知变量与 AI 选择的变量进行匹配。 其中两个松散地安装在手臂的角度，但其他两个变体仍然是一个谜。 但是，AI 可以对系统接下来会做什么做出准确的预测，所以团队认为 AI 一定是进入了他们无法完全理解的东西。

“我们试图将其他变量与我们能想到的任何事物联系起来：角速度和线速度、动能和位置能量、已知量的各种组合，” 软件研究员陈博远说，现在是杜克大学的助理教授，领导了这项工作。

“但似乎没有什么能比得上……我们还不理解他说的数学语言。”

该团队随后继续展示其他 AI 视频。 第一个是在风中飘扬的波浪状“空中舞者”手臂（AI 说这有八个变量）。 熔岩灯镜头也产生了八种变体。 一段火焰视频出现了 24 种变体。

每次，变量都是唯一的。

在没有任何基础物理知识的情况下，我们的算法检测观察到的动力学的内在维度并识别状态变量的候选组合。 研究人员在他们的论文中写道.

这表明，在未来，人工智能可能会帮助我们识别支持我们目前不知道的新概念的变量。 看到这个空间。

搜索发表于 计算自然科学.