Zap massa atom yang sangat dingin dengan medan magnet dan Anda akan melihat "kembang api kuantum" - pancaran atom yang melesat ke arah yang tampaknya acak.
Para peneliti menemukan ini pada tahun 2017, dan mereka menduga mungkin ada pola dalam kembang api tersebut. Tetapi mereka tidak dapat menemukannya sendiri. Jadi, mereka menyerahkan masalahnya ke komputer yang terlatih dalam pencocokan pola, yang mampu menemukan apa yang tidak bisa mereka: bentuk, dilukis oleh kembang api dari waktu ke waktu, dalam ledakan demi ledakan jet atom. Bentuk itu? Penyu kecil yang funky.
Hasilnya, diterbitkan sebagai laporan 1 Februari di jurnal Science, adalah di antara contoh besar pertama para ilmuwan menggunakan pembelajaran mesin untuk memecahkan masalah kuantum-fisika. Orang-orang seharusnya berharap untuk melihat lebih banyak bantuan digital dari jenis ini, tulis para peneliti, karena eksperimen fisika kuantum semakin melibatkan sistem yang terlalu besar dan kompleks untuk dianalisis menggunakan kekuatan otak saja.
Inilah mengapa bantuan terkomputerisasi diperlukan:
Untuk membuat kembang api, para peneliti mulai dengan keadaan materi yang disebut kondensat Bose-Einstein. Itu adalah sekelompok atom yang dibawa ke suhu yang mendekati nol absolut sehingga mereka mengumpul dan mulai berperilaku seperti satu superatom, menunjukkan efek kuantum pada skala yang relatif besar.
Setiap kali medan magnet menghantam kondensat, beberapa jet atom akan melesat keluar darinya, ke arah yang tampaknya acak. Para peneliti membuat gambar jet, menunjukkan posisi atom di ruang angkasa. Tetapi bahkan banyak dari gambar-gambar yang berlapis satu sama lain tidak mengungkapkan sajak atau alasan yang jelas untuk perilaku atom.
melalui Gfycat
Apa yang dilihat komputer bahwa manusia tidak bisa adalah bahwa jika gambar-gambar itu diputar untuk duduk di atas satu sama lain, gambar yang jelas memang muncul. Atom rata-rata cenderung untuk melepaskan diri dari kembang api di salah satu dari enam arah relatif satu sama lain selama setiap ledakan. Hasilnya adalah gambar yang cukup, diputar dan berlapis dengan cara yang benar, mengungkapkan empat "kaki" di sudut kanan satu sama lain, serta "kepala" yang lebih panjang antara dua kaki yang cocok dengan "ekor" di antara dua kaki lainnya. . Atom-atom lainnya didistribusikan secara merata di tiga cincin, yang membentuk cangkang kura-kura.
Ini tidak jelas bagi pengamat manusia karena arah di mana "kura-kura" berorientasi pada setiap ledakan adalah acak. Dan setiap ledakan hanya membuat beberapa bagian dari keseluruhan teka-teki berbentuk kura-kura. Butuh kesabaran komputer yang tak terbatas untuk menyaring data yang berantakan untuk mencari tahu bagaimana mengatur semua gambar sehingga kura-kura muncul.
Metode semacam ini - mengubah kemampuan pengenalan pola komputer pada set data yang besar dan berantakan - telah efektif dalam upaya mulai dari menafsirkan pikiran yang melewati otak manusia hingga menemukan exoplanet yang mengorbit bintang yang jauh. Bukan berarti komputer melebihi manusia; orang masih harus melatih mesin untuk memperhatikan polanya, dan komputer sama sekali tidak mengerti apa yang mereka lihat. Tetapi pendekatan ini merupakan alat yang semakin luas dalam perangkat alat ilmiah yang sekarang telah diterapkan pada fisika kuantum.
Tentu saja, begitu komputer menemukan hasil ini, para peneliti memeriksa pekerjaannya, menggunakan beberapa teknik berburu pola kuno yang sudah umum dalam fisika kuantum. Dan begitu mereka tahu apa yang harus dicari, para peneliti menemukan kura-kura lagi, bahkan tanpa bantuan komputer.
Tak satu pun dari penelitian ini yang menjelaskan mengapa kembang api, seiring waktu, menunjukkan bentuk kura-kura, kata para peneliti. Dan itu bukan jenis pembelajaran mesin pertanyaan yang cocok untuk dijawab.
"Mengenali suatu pola selalu merupakan langkah pertama dalam sains, sehingga pembelajaran mesin jenis ini dapat mengidentifikasi hubungan dan fitur yang tersembunyi, terutama saat kami bergeser untuk mencoba memahami sistem dengan sejumlah besar partikel," penulis utama Cheng Chin, seorang ahli fisika di Universitas Chicago, mengatakan dalam sebuah pernyataan.
Langkah selanjutnya dalam mencari tahu mengapa kembang api itu membuat pola penyu kemungkinan akan melibatkan pembelajaran mesin yang jauh lebih sedikit dan intuisi manusia yang lebih banyak.
