Sono millenni che la scienza tenta di spiegare la natura. Con passo incerto, tra teorie ed esperimenti, l’umanità è andata avanti ed è riuscita a creare la fisica, con le sue leggi alcune solidissime e altre funzionanti solo in alcune situazioni. Ma secondo una certa intelligenza artificiale, le cose potrebbero essere diverse.

L’intelligenza artificiale può scoprire un nuovo tipo di fisica? Un team di robotici della Columbia Engineering ha deciso di mettere alla prova questa domanda. Hanno sviluppato un programma di intelligenza artificiale che ha rilevato fenomeni fisici e scoperto variabili rilevanti, che sono un precursore necessario di qualsiasi teoria fisica.

Per condurre lo studio, i ricercatori hanno fornito al programma AI filmati video grezzi di fenomeni per i quali conoscevano già la risposta. Il video mostrava un doppio pendolo oscillante che ha quattro “variabili di stato”: l’angolo e la velocità angolare di ciascuna delle due braccia. Il sistema di intelligenza artificiale ha fornito una risposta quasi corretta di 4,7 variabili dopo diverse ore di analisi.

“Pensavamo che questa risposta fosse abbastanza vicina”, afferma Hod Lipson, direttore del Creative Machines Lab presso il Dipartimento di Ingegneria Meccanica della Columbia, in un comunicato universitario . “Soprattutto perché tutto ciò a cui l’IA aveva accesso erano riprese video grezze, senza alcuna conoscenza di fisica o geometria. Ma volevamo sapere quali fossero effettivamente le variabili, non solo il loro numero”.

I ricercatori riferiscono che due delle variabili scelte dal programma di intelligenza artificiale corrispondevano all’incirca agli angoli delle braccia, ma le altre due rimangono un mistero.

“Abbiamo provato a correlare le altre variabili con qualsiasi cosa riuscissimo a pensare: velocità angolari e lineari, energia cinetica e potenziale e varie combinazioni di qualità conosciute”, osserva il dottor Boyuan Chen, assistente professore alla Duke University. “Ma niente sembrava corrispondere perfettamente.”

Il dottor Chen ritiene che il programma abbia trovato un insieme valido di quattro variabili, dal momento che stava facendo buone previsioni, “ma non capiamo ancora il linguaggio matematico di cui parla“.

Il sistema di intelligenza artificiale ha scoperto nuovi modi per descrivere l’universo

I ricercatori hanno iniziato ad alimentare i video dei programmi per computer di sistemi di cui gli scienziati non conoscono la risposta esplicita della variabile. Il primo video mostrava un “ballerino dell’aria” che si alzava e si abbassava davanti a un parcheggio di auto usate. Il programma AI ha restituito otto variabili da quel video. Il programma ha fornito lo stesso numero di variabili dopo essere stato alimentato con un video di una lampada lava. Il programma ha quindi restituito 24 variabili dopo aver analizzato un video clip di fiamme da un ciclo del camino.

Lo studio ha rilevato che il numero di variabili era lo stesso ogni volta che il programma di intelligenza artificiale veniva riavviato. Tuttavia, le variabili specifiche erano diverse. Ciò dimostra che esistono modi alternativi per descrivere l’universo.

“Mi sono sempre chiesto, se avessimo mai incontrato una razza aliena intelligente , avrebbero scoperto le stesse leggi della fisica che abbiamo noi, o potrebbero descrivere l’universo in un modo diverso?” nota Lipson. “Forse alcuni fenomeni sembrano enigmaticamente complessi perché stiamo cercando di capirli usando l’insieme sbagliato di variabili”.

I ricercatori ritengono che questo sistema di intelligenza artificiale possa aiutare gli scienziati a scoprire fenomeni complessi in aree che vanno dalla biologia alla cosmologia.

“Mentre abbiamo utilizzato i dati video in questo lavoro, è possibile utilizzare qualsiasi tipo di fonte di dati di array, ad esempio array radar o array di DNA”, spiega il coautore dello studio, il dottor Kuang Huang.

Gli scienziati non hanno ancora tutte le risposte

Dal momento che gli scienziati potrebbero non avere un insieme decente di variabili per descrivere i fenomeni, dice Lipson, gli scienziati potrebbero interpretare erroneamente o non comprendere molti fenomeni.

“Per millenni, le persone sapevano che gli oggetti si muovevano velocemente o lentamente, ma è stato solo quando la nozione di velocità e accelerazione è stata formalmente quantificata che Newton ha potuto scoprire la sua famosa legge del moto F=MA”, afferma Lipson, dimostrando che le variabili sono un precursore a qualsiasi teoria.

Lo studio è pubblicato sulla rivista Nature Computational Science .