Искусственный интеллект усовершенствовал формулу нахождения массы галактических скоплений. Статья об этом опубликована в Proceedings of the National Academy of Sciences.
Распределение массы во вселенной является важнейшим вопросом астрофизики и космологии. При этом оценить массу далеких галактических скоплений очень трудно, поскольку наиболее удобный метод — исследование параметров орбиты — с ними не работает. В связи с этим астрофизики измеряют параметры галактических скоплений с помощью эффекта Сюняева — Зельдовича. Гравитация сжимает межзвездный газ, и от степени этого сжатия зависит рассеяние фотонов радиоизлучения на горячих электронах этого газа. Иными словами, массу скопления можно оценить по тому, как меняется реликтовое излучение, проходящее через него.
Однако выведенная в конце XX века формула была неидеальной. Теперь Дигвиджай Вадекар из Института перспективных исследований в Принстоне и его коллеги воспользовались искусственным интеллектом и методом символьной регрессии для того, чтобы создать более точную формулу. Инструмент, по сути, перебирает различные комбинации математических операторов, таких как сложение и вычитание, с различными переменными, чтобы увидеть, какое уравнение лучше всего соответствует данным наблюдений.
Вадекар и его сотрудники «скармливали» программе современную симуляцию Вселенной, содержащую множество галактических скоплений. Затем их программа, написанная математиком Майлзом Крэнмером, искала и определяла дополнительные переменные, которые могли бы сделать оценки массы более точными.
ИИ полезен для выявления новых комбинаций параметров, которые аналитики-люди могут не заметить. Программа может лучше анализировать большие объемы данных, часто обнаруживая неожиданные влияющие факторы, в то время как внимание людей как правило ограничено несколькими параметрами. В итоге программа добавила к уравнению новый член, а люди-исследователи затем обнаружили у него физический смысл. Выяснилось, что старая формула неточно оценивала влияние сверхмассивных черных дыр в центрах галактик на микроволновый фон.
В ходе расчетов по новой формуле оказалось, что созданное ИИ уравнение уменьшило разброс в оценках массы скопления галактик примерно на 20-30 процентов для больших скоплений по сравнению со старым методом.