Chỉ được xem các clip ngắn, một AI có thể tự khám phá các lý thuyết vật lý của riêng mình

Mở bất kỳ quyển sách giáo khoa vật lý nào ra, bạn cũng sẽ thấy trong đó có vô số công thức khác nhau để lý giải cho cách chuyển động của vật thể, ví dụ như bay, đổi hướng hoặc dừng lại. Dù các công thức này mô tả những hành động mà chúng ta quan sát được, nhưng phía sau chúng lại bao gồm cả các lý thuyết vật lý với những biến số riêng biệt để giải thích cho chúng.

Giờ đây, một chương trình AI mới do các nhà khoa học tại Đại học Columbia phát triển dường như đang khám phá ra các lý thuyết vật lý của riêng nó. Sau khi xem một loạt các video về những hiện tượng vật lý trên Trái Đất, thay vì phát hiện lại các biến mà chúng ta hiện đang sử dụng, nó đưa ra một loạt biến số mới nhằm giải thích cho những gì nó nhìn thấy.

Điều này không có nghĩa lý thuyết vật lý hiện tại của chúng ta có lỗ hổng hoặc có mô hình vật lý nào đó tốt hơn để giải thích cho thế giới xung quanh chúng ta – ví dụ các định luật Einstein đã được chứng minh vững chắc. Nhưng các định luật này chỉ có thể tồn tại nhờ vào việc được xây dựng trên hàng loạt các lý thuyết và nguyên tắc được thiết lập bởi truyền thống hàng thế kỷ nay.

Nhưng nếu giả sử ở trong một dòng thời gian khác, với những bộ óc thiên tài khác vẫn giải quyết những vấn đề đó nhưng theo một khía cạnh khác, liệu chúng ta có bị đóng khung trong cách giải thích Vũ trụ như hiện tại hay không?

Một điều cần lưu ý rằng, AI này chỉ được xem các đoạn video về một số ít các hiện tượng vật lý, vì vậy, cũng đừng hy vọng nó có thể đưa ra các lý thuyết vật lý mới để đánh bại Einstein về khả năng giải thích vũ trụ. Dù sao đây cũng không phải là mục tiêu của nghiên cứu này.

Nhà robot học, Hod Lipson từ Phòng thí nghiệm Máy móc sáng tạo của Đại học Columbia cho biết: “Tôi luôn tự hỏi, nếu chúng ta gặp một chủng tộc ngoài hành tinh thông minh, liệu họ có khám phá ra cùng các định luật vật lý giống chúng ta hay không, hay họ có thể mô tả Vũ trụ theo cách khác?”

“Trong các thử nghiệm này, số lượng các biến số đều giống nhau mỗi lần AI được khởi động lại, nhưng các biến cụ thể lại rất khác nhau. Đúng là như vậy, có nhiều cách khác nhau để mô tả Vũ trụ và rất có thể lựa chọn của chúng ta không hoàn hảo.”

Hơn thế nữa, nhóm nghiên cứu muốn biết liệu AI này có thể tự tìm thấy các biến số mới hay không – do đó giúp chúng ta giải thích các hiện tượng phức tạp mới xuất hiện trong biển dữ liệu hiện tại mà chúng ta hiện không có đủ lý thuyết để hiểu được chúng.

Ví dụ, các dữ liệu mới xuất hiện từ những thí nghiệm trong máy Gia tốc Hạt lớn Large Hadron Collider đang gợi ý về những lý thuyết vật lý mới.

AI này tìm ra lý thuyết vật lý mới như thế nào?

Ban đầu, các nhà nghiên cứu sẽ nạp vào nó các đoạn video thô về những hiện tượng vật lý mà họ đã biết từ trước và sau đó hỏi chương trình một câu đơn giản: Các biến số cơ bản tối thiểu để mô tả những điều đang xảy ra là gì?

Đoạn video đầu tiên cho thấy một con lắc đôi đang đung đưa với 4 biến số trạng thái khi chuyển động: đó là góc và vận tốc góc của mỗi con lắc. AI sau khi xem đoạn phim và câu hỏi trong vài giờ, nó có thể đưa ra câu trả lời: Hiện tượng này cần 4,7 biến số để giải thích – nhưng điều này không giải thích được những biến số mà AI nghĩ là gì.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu cố gắng so sánh các biến số đã biết với các biến số mà AI đã chọn. Hai biến số khớp một cách tương đối với góc nghiêng của con lắc, nhưng 2 biến số còn lại vẫn là một bí ẩn. Mặc dù vậy, AI vẫn có thể dự báo chính xác những gì hệ con lắc này sẽ làm tiếp theo, vì vậy, nhóm nghiên cứu cho rằng, dường như AI này đã phát hiện ra điều gì đó mà họ không nắm bắt được.

Sau đó, nhóm nghiên cứu lại cho IA này xem các đoạn video khác. Lần đầu là một cánh tay chuyển động lượn sóng như “vũ công không khí” đang thổi trong gió – AI cho biết hệ thống này có 8 biến số khác nhau. Cảnh quay chiếc đèn Lava Lamp cũng cho ra 8 biến số. Một clip quay cảnh ngọn lửa cho ra 24 biến số. Các biến số trong mỗi đoạn video này đều là duy nhất.

Các nhà nghiên cứu cho biết trong tài liệu của mình: “Không có bất kỳ kiến thức cơ bản nào về vật lý, thuật toán AI của chúng tôi vẫn khám phá ra được khía cạnh nội tại của những chuyển động quan sát được và xác định các tập hợp những biến số trạng thái tiềm năng.”

Điều này cho thấy trong tương lai, AI có khả năng giúp chúng ta xác định các biến số nền tảng cho những khái niệm vật lý mới mà chúng ta vẫn chưa biết đến. Một tiềm năng không thể xem nhẹ.

Tham khảo ScienceAlert