Fizikçiler ve yapay zeka modeli Claude, 10 yıllık bir sinyal bozucu varsayımını kanıtlamak için ‘işbirliği yapıyor’

Karmaşık sistemlerin fiziğinde 10 yılı aşkın bir süredir çözülmeden kalan bir matematik problemi, sonunda alışılmadık bir işbirliğiyle çözüldü: iki teorik fizikçi ve bir yapay zeka sisteminin dahil olduğu bir işbirliği. dergisinde yayınlanan bir çalışmada İstatistiksel Mekanik Dergisi: Teori ve DeneyNobel Fizik Ödülü sahibi Giorgio Parisi ve Roma LaSapienza Üniversitesi’nden fizikçi Francesco Zamponi, yapay zeka modeli Claude’un, araştırmacıların çabalarına yıllardır direnen matematiksel bir ilişkinin kanıtını bulmaya nasıl katkıda bulunduğunu gösteriyor.

Sonuç, bilimsel öneminin ötesinde, yapay zekanın araştırmacıların çalışmalarını nasıl dönüştürdüğüne dair somut bir bakış sunuyor.

Fizikte sıkışma, parçacıklardan oluşan bir tür “trafik sıkışıklığının” oluşmasını ifade eder: Başlangıçta akışkan olan bir sistem, düzensiz kalırken birdenbire katılaşır. Başlangıçta köpük ve granüler madde gibi malzemeleri tanımlamak için ortaya atılan kavramın şaşırtıcı derecede genel olduğu kanıtlandı ve artık sinir bilimi ve yapay zeka gibi alanlarda da kullanılıyor.

2014 yılında, Roma LaSapienza Üniversitesi’nden emekli profesör ve 2021 Nobel Fizik Ödülü sahibi Parisi, Roma LaSapienza Üniversitesi’nden fizik profesörü Zamponi ve işbirlikçileri, karıştırmanın teorik bir tanımını geliştirdiler ve şaşırtıcı bir ilişkiyi fark ettiler: Sayısal hesaplamaların olağanüstü bir doğrulukla gösterdiği gibi, modelin a ve b ile gösterilen iki matematiksel parametresi her zaman 1’e eşitlendi.

Şaşırtıcı bir ilişki

Zamponi, bu ilişkinin, Fransız fizikçi Matthieu Wyart (EPFL, Lozan) tarafından neredeyse eşzamanlı olarak geliştirilen, karıştırmaya yönelik farklı bir teorik yaklaşım yoluyla elde edilen aynı fiziksel yasaları sağladığını açıklıyor. Başka bir deyişle, olguyu tanımlamanın çok farklı iki yolunun aslında aynı sonuçlara yol açtığını öne sürüyor.

Sonuç baştan itibaren sayısal hesaplamalarla net bir şekilde ortaya çıktı, ancak bunun neden doğru olduğunu kimse açıklayamadı. Yıllar boyunca araştırmacılar ilişkinin matematiksel kanıtını aradılar ve görünen basitliğin arkasında teorinin daha derin bir yapısının yattığına ikna oldular.

Kalıcı bir takıntı

Birkaç başarısız yılın ardından sorun yavaş yavaş arka planda kayboldu. Ancak Parisi için değil. Zamponi, “Bunu hiçbir zaman kanıtlayamamamız onu gerçekten rahatsız etti” diye anımsıyor.

İlk üretken yapay zeka modelleri ortaya çıkmaya başladığında Parisi, bu eski sorunu ideal bir test durumu olarak tanımladı. Zamponi, Claude’un “biraz daha gelişmiş matematiksel muhakeme yeteneklerine sahip göründüğü” için seçildiğini söylüyor.

Sonuçta sorun iyi tanımlanmıştı: Açık bir varsayım, nispeten basit bir matematik ve sayısal olarak bilinen ancak hiçbir zaman resmi olarak kanıtlanmayan bir cevap.

İlk istek kanıtı bulmak değildi. Parisi, gerçek bir matematik problemini çözmede ne kadar ileri gidebileceğini anlamak için modelden on yıldan fazla bir süre önce grup tarafından geliştirilen sayısal hesaplamaları yeniden üretmesini istedi.

Claude sonucu tekrarlayabildiğinde araştırmacıların bir sonraki sorusu neredeyse doğal bir şekilde geldi: Eğer a+b 1’e eşitse, bunun nedenini de kanıtlayabilir misiniz?

Zamponi, “Claude, oldukça hızlı bir şekilde, aslında doğru olan bir ilk fikir buldu” diyor.

Kanıt hala hatalar içeriyordu ve yazarların birkaç tur doğrulama ve düzeltme yapmasını gerektiriyordu, ancak altta yatan sezginin doğru olduğu ortaya çıktı.

Ancak sürpriz yalnızca yapay zekanın sonucu değildi. Yıllardır araştırmacılar, ilişkinin yeni bir matematiksel yapıyı veya bilinmeyen bir simetriyi gizlediğini hayal ederek derin bir açıklama arıyorlardı. Zamponi, “Bunun denklemlere ilişkin yeni bir anlayış ortaya çıkaracağını umuyorduk” diye açıklıyor.

Bunun yerine çözümün çok daha basit olduğu ortaya çıktı: “Cevap tam oradaydı ve biz onu görmemiştik.”

Bu nedenle kanıt, bir yanda Parisi ve işbirlikçileri, diğer yanda Wyart ve işbirlikçileri tarafından bağımsız olarak geliştirilen, karıştırmaya yönelik çok farklı iki teorik yaklaşımın aslında aynı fiziksel yasalara yol açtığını doğruluyor.