人工智能如何帮助科学家寻找新粒子?

  • 时间:
  • 浏览:0
  • 来源:3分快3平台-5分11选5网投平台_5分3D投注平台
  在搜寻新基本粒子的过程中,物理学家老会 还要对粒子的行为作出假设,但新的机器学习算法却不想只有做。

  9月13日消息,据国外媒体报道,大型强子对撞机(LHC)可不还要在一秒钟之内撞击十亿对质子。有时,这台巨大的机器怎么能让会给现实世界带来惊喜,怎么能让在少数碰撞中,会产生许多前所未有的东西。怎么能让,另有另二个的惊喜并只有什么规律可言,物理学家不想确切知道要寻找什么。当另一个人 担心,在将数十亿次碰撞所获得的数据梳理成更易管理的数字时,怎么能让会无意中删掉物理学新理论的证据。在欧洲核子研究中心(CERN)参与超环面仪器(ATLAS)实验的纽约大学粒子物理学家凯尔·克兰默(Kyle Cranmer)说:“当另一个人 老会 担心被委托人会把婴儿和洗澡水同去倒掉。”

  面对智能数据规约的挑战,许多物理学家尝试使用“高度神经网络”的机器学习技术来挖掘之累似 件组成的数据海洋,寻找新的物理学问题图片。

  在初步使用案例中,高度神经网络通过研究几滴 标记为“猫”的图片和标记为“狗”的图片,学习怎么都都可以区分猫和狗。然而,这种办法在寻找新粒子时不想适用,怎么能让物理学家无法为机器提供当另一个人 从未见过的东西的图片。怎么能让,物理学家转而采用所谓的“弱监督学习”(weakly supervised learning)办法,即机器从已知粒子开始英文英文,利用细化的信息(比如总体上怎么能让存在的频率)来寻找罕见事件。

  在今年5月份发表于科学预印本网站arxiv.org上的一篇论文中,三位研究人员提出应用相关策略对“撞击狩猎”(bump hunting)进行扩展。这种经典的“粒子狩猎”技术曾用于希格斯玻色子的发现。美国劳伦斯伯克利国家实验室的研究者本·纳赫曼(Ben Nachman)表示,具体的思路是训练机器在数据集中寻找罕见的变化。

  试想一下,当另一个人 可不还要在猫狗实验的原理基础上做有另二个游戏:在充满北美森林观察记录的数据集中寻找新的动物物种。假设任何新的动物物种都倾向于聚集在某个特定的地理区域(与新粒子围绕某个特定质量的概念相对应),那算法就应该可不还要通过邻近区域的系统比较,将它们挑出来。怎么能让加拿大不列颠哥伦比亚省刚好有113只驯鹿,美国华盛顿州有19只驯鹿(即使数据集带有数百万只松鼠),那线程池池运行才能在只有直接研究驯鹿的请况下,医学会 将驯鹿与松鼠区分开来。弱监督学习研究者、俄勒冈大学的理论粒子物理学家说:“这全是魔术,但感觉像魔术一样。”

  相比之下,粒子物理学中的传统搜索办法通常要求研究人员对新问题图片是什么样子做出假设。当另一个人 会创建有另二个描述新粒子行为的模型。累似 ,有另二个新粒子怎么能让有衰变成一大群已知粒子的趋势。只有在定义了所要寻找的东西事先,当另一个人 才能设计出自定义的搜索策略。这项工作通常需合适有另二个博士研究生合适一年的时间,而纳赫曼认为,这种过程可不还要完成得更慢、更彻底。

  有研究者提出了CWoLa算法,即无标签分类(Classification Without Labels),可不还要搜索任意未知粒子的现有数据,无论该粒子是衰变成有另二个累似 型未知粒子,还是有另二个累似 型或不累似 型已知粒子。利用常规的搜索模型,LHC媒体企业合作机构怎么能让还要合适20年时间来寻找后有一种 请况的怎么能让性,而目前对前有一种 请况的搜索仍只有任何结果。参与ATLAS项目的纳赫曼表示,CWoLa算法可不还要一次完成所有什么工作。

  许多实验粒子物理学家也认为,这将是有另二个很有价值的项目。在ATLAS项目中搜寻新粒子碰撞的物理学家凯特·帕查尔(Kate Pachal)说:“当另一个人 怎么能让分析了许多可预测的区域,怎么能让接下来当另一个人 要开始英文英文填补什么尚未分析的角落,这是很重要的有另二个方向。”去年,她和许多同事就在尝试设计有一种 灵活的软件,对一系列不同质量的粒子进行除理,但当另一个人 中只另一个人对机器学习有足够的了解。“我要现在是尝试一下的事先了,”帕查尔说道。

  高度神经网络有希望在不助于目前建模工作的数据中发现微妙的相关性。许多机器学习技术怎么能让成功提高了LHC进行特定任务的速率,比如识别由底夸克粒子产生的“喷注”。在这项工作中,物理学家毫无问题图片也会错过许多信号。加州大学欧文分校的粒子物理学家丹尼尔·怀特森(Daniel Whiteson)说:“当另一个人 把信息遗留在桌面上,而当你在有另二个机器上花了400亿美元,你不想想把信息留在桌子上。”

  不过,机器学习虽然充满了线程池池运行将手臂混淆为哑铃的警示故事(甚至还有更糟糕的请况)。对于LHC,另一个人担心机器学习的“捷径”最终反映的是LHC机器有一种 的各种小问题图片,而什么问题图片正是实验物理学家努力我你都都可以忽视的。ATLAS项目的物理学家蒂尔·艾费特(Till Eifert)问道:“当你发现有另二个异常时,你虽然它是新物理学突破呢,还是探测器存在了什么有意思的请况?”