«Укрпошта» планує перейти на доставку електромобілями
18 Лютого , 2017
Маленькі безпілотні друзі
18 Лютого , 2017

Фізики створили модель складної квантової системи за допомогою штучної нейронної мережі

Група вчених-фізиків з Швейцарського федерального технологічного інституту (Swiss Federal Institute of Technology, ETH) розробила метод, що дозволяє використовувати штучну нейронну мережу для моделювання деяких з характерних властивостей квантової системи, що складається з кількох об’єктів, та визначення хвильової функції цієї системи. І для того, що б отримати можливість зробити все вищезазначене, ученим довелося вирішити ряд складних проблем, з якими зіткнулись інші науковці, які працюють у даному напрямку.
Однією з найбільш складних проблем, які стоять перед фізиками на сьогоднішній день, є пошук способу моделювання складних квантових систем, що складаються з безлічі взаємозалежних і взаємодіючих об’єктів. Методи традиційного моделювання не дуже підходять для вирішення даної проблеми через те, що зі збільшенням складності системи кількість її станів зростає по експоненті. Наприклад, система, що складається з 100 квантових частинок, може знаходитися в одному з 1035 варіантів станів. І навіть найпотужніші суперкомп’ютери пасують перед завданнями такої складності.
Досягненням швейцарських учених є те, що вони знайшли новий підхід. Замість того, щоб обчислювати по черзі кожен з можливих станів квантової системи, вони використовували нейронну мережу для того, щоб узагальнити модель квантової системи.
Модель квантовой системы
На пошук даного рішення моделювання квантової системи вчених надихнула перемога в минулому році системи штучного інтелекту AlphaGo над Чі Седолем, чемпіоном світу з древньої китайської гри Го. Вчені створили трохи спрощений варіант нейронної мережі і запрограмували її для моделювання хвильових функцій квантової системи. Створена модель використовувала великий набір числових коефіцієнтів і один шар “прихованих” станів. Грунтуючись на цих даних, вчені навчили систему обчислювати стандартний стан системи при даному наборі умов, що визначаються коефіцієнтами.
Для перевірки працездатності розробленого методу вчені порівняли результати його роботи з результатами, вже отриманими раніше за допомогою інших методів. І в результаті вийшло те, що система з штучною нейронною мережею справляється із завданням моделювання квантової системи набагато швидше і краще, ніж інші обчислювальні алгоритми, що покладаються на метод грубої сили, тобто, банального перебору всіх варіантів.
На жаль, розроблена швейцарцями система є лише доказом працездатності ідеї використання штучних нейронних мереж в квантовому моделюванні. Але через деякий час системи, побудовані на таких самих принципах, можуть стати дуже корисними інструментами для вчених-фізиків, які дозволять їм проводити дослідження більш швидко і ефективно, ніж вони можуть це робити зараз.
Джерело

Залишити відповідь

Увійти за допомогою: 
Inline
Inline