Kỷ Nguyên Mới Của Nghiên Cứu Vật Lý Với Trí Tuệ Nhân Tạo
Trí tuệ nhân tạo (AI) đang từng bước thay đổi cách các nhà vật lý tiếp cận các thí nghiệm khoa học. Những thiết kế thử nghiệm mà AI tạo ra thường trông kỳ dị và khó hiểu với các nhà khoa học, nhưng kết quả cuối cùng lại khiến họ phải kinh ngạc.
LIGO Và Cuộc Cách Mạng Đo Sóng Hấp Dẫn
Đài quan sát LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) là một trong những thiết bị đo đạc chính xác nhất từng được chế tạo. Với hai trạm quan sát đặt tại Hanford (Washington) và Livingston (Louisiana), LIGO có khả năng phát hiện những thay đổi nhỏ bằng chiều rộng của một proton khi sóng hấp dẫn đi qua.
Rana Adhikari, nhà vật lý tại Viện Công nghệ California, đã dẫn đầu nhóm tối ưu hóa thiết kế của LIGO vào những năm 2000. Sau khi LIGO phát hiện sóng hấp dẫn đầu tiên vào năm 2015, Adhikari muốn cải thiện hệ thống để nó có thể phát hiện được nhiều tần số sóng khác nhau.
AI Mang Đến Thiết Kế “Dị Nhân”
Đội ngũ của Adhikari đã sử dụng AI để tìm cách cải thiện thiết kế. Kết quả ban đầu khiến họ bối rối: “Những gì AI đưa ra thực sự không thể hiểu được. Chúng quá phức tạp, trông giống như thứ của người ngoài hành tinh hay của AI — không ai có thể tạo ra thứ gì như vậy,” Adhikari chia sẻ.
Sau nhiều tháng nghiên cứu, họ phát hiện AI đã sử dụng một mẹo phản trực giác: thêm một vòng tuần hoàn ba kilomet để giảm nhiễu lượng tử. Thiết kế này có thể tăng độ nhạy của LIGO lên 10-15% — một con số khổng lồ trong lĩnh vực đo lường hạt nhân.
AI Đột Phá Trong Thí Nghiệm Lượng Tử
Không chỉ với LIGO, AI còn chứng minh giá trị trong các thí nghiệm lượng tử. Mario Krenn và nhóm nghiên cứu tại Đại học Tübingen (Đức) đã sử dụng phần mềm PyTheus để thiết kế thí nghiệm rối lượng tử.
Khi xem kết quả từ AI, Krenn thừa nhận: “Tôi đã nghĩ chắc chắn nó sai.” Nhưng phân tích toán học sau đó xác nhận thiết kế của AI thực sự hiệu quả hơn phương pháp truyền thống. Năm 2024, một nhóm khoa học Trung Quốc đã xây dựng thí nghiệm dựa trên thiết kế này và nó hoạt động hoàn hảo.
AI Giải Mã Những Quy Luật Ẩn Giấu
Bên cạnh thiết kế thí nghiệm, AI còn giúp các nhà vật lý phân tích dữ liệu phức tạp:
- Dự đoán mật độ vật chất tối dựa trên dữ liệu quan sát
- Phát hiện các đối xứng trong dữ liệu từ Máy Gia Tốc Hạt Lớn
- Gợi ý các phương trình mô tả hiện tượng vật lý tốt hơn công thức hiện có
Kyle Cranmer từ Đại học Wisconsin-Madison nhận định: “Hiện tại, việc sử dụng AI giống như dạy trẻ con tập nói. Chúng tôi phải hỗ trợ rất nhiều.” Nhưng ông tin rằng tương lai AI có thể tự đưa ra giả thuyết vật lý mới là điều khả thi.
Tương Lai Của Nghiên Cứu Vật Lý
Aephraim Steinberg từ Đại học Toronto chia sẻ: “Chúng ta thực sự có thể đang vượt qua ngưỡng cửa quan trọng, điều này thật thú vị.” Trong khi AI chưa tạo ra khái niệm vật lý mới, nó đã chứng minh khả năng phát hiện những thứ hàng nghìn nhà khoa học bỏ lỡ suốt 40 năm.
Trong thập kỷ tới, sự hợp tác giữa nhà khoa học và AI hứa hẹn mở ra kỷ nguyên mới cho vật lý học, nơi những thí nghiệm “không tưởng” sẽ trở thành hiện thực nhờ sức mạnh tính toán và tư duy không giới hạn của trí tuệ nhân tạo.
