Prelomový moment: Umelá inteligencia rozlúskla rovnice, ktorými lepšie pochopíme fungovanie sveta
Vďaka novému výskumu publikovanom na webe Arxiv budeme môcť pomocou umelej inteligencie vyriešiť zložité matematické problémy, ktoré umožnia lepšie pochopiť svet okolo nás, o téme informoval portál Technologyreview známej univerzity MIT.
Presnejšie sa vedci vo svojej štúdii zaujímali, ako by sme pomocou umelej inteligencie mohli riešiť parciálne diferenciálne rovnice. Parciálne diferenciálne rovnice sú kategória matematických rovníc, ktoré veľmi dobre popisujú zmeny priestoru a času, a preto sa pomerne často využívajú na opis fyzikálnych javov v našom vesmíre.
Parciálne diferenciálne rovnice
Inými slovami, parciálne diferenciálne rovnice sú v matematike rovnice, ktoré sú zovšeobecnením obyčajných diferenciálnych rovníc, pričom obsahujú neznámu funkciu niekoľkých nezávislých premenných a jej parciálne derivácie. Tieto rovnice môžu byť tiež použité na modelovanie a o to všetkého od planetárnych dráh až po turbulentné prúdenie, čím výrazne prispievajú k lepšiemu pochopeniu sveta okolo nás.
Problém však je, že parciálne diferenciálne rovnice sú veľmi zložité a časovo náročné, a preto ich za nás často riešia superpočítače. Hoci rôzne vedné disciplíny, ktoré s nimi často pracujú využívajú na výpočty superpočítače, čas na ich vyriešenie je stále veľmi dlhý. Z tohto dôvodu sa o túto problematiku zaujíma aj špeciálne odvetvie umelej inteligencie, ktorého cieľom je pomocou hlbokého učenia urýchliť proces ich riešenia, informoval portál MC.
Tím vedcov z Caltechu predstavil vo svojej štúdii nový spôsob hlbokého učenia, ktorý je oveľa presnejší a až 1000-krát rýchlejší ako predchádzajúce metódy hlbokého učenia. Metóda je tiež oveľa zovšeobecniteľnejšia a umožňuje vyriešiť celé „rodiny“ parciálnych diferenciálnych rovníc bez potreby preškolenia celého systému. Tieto rovnice môžu byť tiež použité na modelovanie a o to všetkého od planetárnych dráh až po turbulentné prúdenie.
Hlboké učenie
Hlboké učenie je špeciálny druh strojového učenia založeného na neurónových sieťach. Tie ponúkajú možnosť počítaču naučiť sa automaticky rozpoznať vzorce dát namiesto toho, aby programátori museli ručne programovať pravidlá pre ich spracovanie. Neurónové siete sa tradične trénujú na aproximáciu funkcií medzi vstupmi a výstupmi definovanými v unitárnom priestore, ktorý možno popísať na grafe x, y, z.
Hlavným rozdielom medzi hĺbkovým a strojovým učením je jeho vykonávanie so zvyšujúcou sa veľkosťou údajov. Algoritmy pre hlboké vzdelávanie potrebujú vo väčšine prípadov veľké množstvo údajov. Tentokrát sa však vedci rozhodli definovať vstupy a výstupy vo Furierovom priestore, čo je špeciálny typ grafu určený na vykreslenie vlnových frekvencií.
Ako uviedli vedci vo svojej práci, tento spôsob sa im zdal vhodný najmä preto, lebo už aj iné štúdie naznačili, že napríklad pohyb vzduchu možno v skutočnosti označiť za kombináciu vlnových frekvencií, kde smer vzduchu na makroúrovni je charakterizovaný veľmi dlhými a pomalými vlnami a na makroúrovni je naoapk charakterizovaný vysokými a rýchlymi vlnami. Vďaka tomu sa tímu vecou podarilo zvýšiť presnosť, efektívnosť a výrazne zjednodušiť prácu neurónovej siete.
Experiment odhalil zaujímavé dáta
Celú prácu sa podarilo aj experimentálne overiť na Navier-Stokesovej rovnici, ktorá popisuje prúdenie nestlačiteľnej newtonovskej tekutiny.
Výsledky práce tohto tímu možno sledovať na animácii nižšie, ktorá v prvom stĺpci zobrazuje počiatočne podmienky tekutiny, druhý stĺpec predstavuje reálny pohyb tekutiny a tretí predikciu pohybu vykonanú umelou inteligenciou. V zásade môžeme povedať, že predikcia je takmer na nerozoznanie od reálneho správania tejto tekutiny.
Autori výskumu tiež uviedli, že pri riešení Navier-Stokesovej rovnice pomocou ich metódy dosiahli až o 30 % nižšiu chybovosť, ako vykazujú iné metódy hlbokého učenia. Okrem toho sa im túto metódu podarilo natoľko zovšeobecniť, že algoritmus hlbokého učenia nie je potrebné trénovať pre každý typ tekutiny zvlášť.
Fourier Neural Operator for Parametric Partial Differential Equations #Hamm400aos https://t.co/ABYRwadcT7
— MC HAMMER (@MCHammer) October 22, 2020
Hoci túto metódu nestihli vedci vyskúšať aj na iných príkladoch, očakáva sa, že umelá inteligencia to s využitím tejto metódy hlbokého učenia zvládne bez najmenších problémov. Výskum vyvolal v zahraničí taký rozruch, že o ňom informoval dokonca aj MC Hammer známy predovšetkým zo skladby „U Can’t Touch This“.
Čítajte viac z kategórie: Novinky
Ďakujeme, že čítaš Fontech. V prípade, že máš postreh alebo si našiel v článku chybu, napíš nám na redakcia@fontech.sk.
Teraz čítajú
PET fľaše sa menia na prekvapivú zbraň. Vedci hovoria o riešení klimatickej krízy
Vedci odkryli kameň a neverili vlastným očiam. Našli mimoriadne vzácny 2200-ročný poklad
Má výkon ako 10 miliónov notebookov. Nemci spustili najvýkonnejší počítač v Európe
Krutá daň 1000 jadrových bômb. USA naozaj stavali raketu s hmotnosťou 8 miliónov ton
Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP
Vedci objavili prekvapivé spojenie medzi baktériami a nespavosťou. Mikróby rozhodujú o kvalite tvojho spánku
Konsolidácia zasiahne peňaženky všetkých: Minister Kamenický predstavil balík
Michal Šimečka varuje pred útokom na pravoslávne tradície. Fico vraj plánuje zrušiť dôležitý sviatok
MIMORIADNE: V Bratislave našli 230-kilogramovú leteckú bombu, polícia evakuuje budovy
Obľúbenú destináciu zasiahlo silné zemetrasenie: Otrasy cítili až v hlavnom meste
- 24 hod
- 48 hod
- 7 dní
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
- Nová rana pre vodičov. Ak nemáš splnenú túto podmienku, auto ti na STK neprejde
- Nemci na diaľnici prekvapili: Hoci môžu jazdiť neobmedzenou rýchlosťou, toto je realita
- Krutá daň 1000 jadrových bômb. USA naozaj stavali raketu s hmotnosťou 8 miliónov ton
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Na Slovensko prichádza najlepšie hodnotený seriál celého roka. Ponúkne ho jediná služba
- Zbraň budúcnosti zlyhala na plnej čiare. Arabi testovali čínsky laser a ostali totálne zarazení
- Európske automobilky sa otriasajú. Šéf Stellantisu poslal Bruselu tvrdý odkaz, čas sa kráti
- Veľmoc našla ložisko mimoriadne vzácnej suroviny. Má astronomickú hodnotu
-
- Vedcom padla sánka. 4 757 metrov pod ľadom Antarktídy objavili stratený svet
- Nič lepšie vraj na Netflixe tento rok neuvidíš. Hrozivo aktuálny film ohromil kritikov, 11 minút mu tlieskali v stoji
- Susedná krajina kupuje ničivé zbrane za 1,4 miliardy eur. Moskve poslali jasný odkaz
- Zbraň budúcnosti zlyhala na plnej čiare. Arabi testovali čínsky laser a ostali totálne zarazení
- Na Slovensko prichádza najlepšie hodnotený seriál celého roka. Ponúkne ho jediná služba
Nový prieskum odhalil trend. Platby kartou a mobilom sa stali štandardom na Slovensku
Prekvapenie: Európske automobilky úspešne plnia prísne emisie EÚ, zaostáva len slávna značka
Nemecký politik chce zrušiť zákaz spaľovacích motorov. Prehliadame vraj dostupnú alternatívu pre spaľováky
Inšpiroval ich Kotlár? Nemecko spúšťa vyšetrovanie pandémie COVID-19
AKTUÁLNE: NCZI hlási veľký výpadok. Nefungujú všetky elektronické služby
NAJČÍTANEJŠIE ZO STARTITUP