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AI解三体问题速度比传统方法快1亿倍

三个多世纪来,数学家物理学家困惑于三体问题:计算三体在除相互引力外无其他影响下运动。给定三质点初始位置速度,按牛顿运动定律和万有引力定律求后续运动,无一般闭式解(除少数简单场景如相同行星相同轨道)。强大计算机虽使物理学家迭代评估质点位置,但需极大计算资源,解仍模糊。爱丁堡大学研究者利用AI模型高效解决。惊人地,他们以固定计算成本提取准确解,比现有求解器快1亿倍。

神经网络训练与验证

团队在三体问题数据库训练神经网络,数据含新求解器计算解。为简化,从三体等质量零初速简单问题入手。选任意起点用新方法Brutus求三体运动,重复一万次。用9900样本训练神经网络,100验证。测试网络执行5000全新场景,与Brutus计算结果比较。网络非实际计算三体未来运动,而是用训练期获得知识准确预测未来运动。具体模拟相邻轨道发散,紧密匹配Brutus模拟。深度人工神经网络预测解在固定时间区间满足能量守恒条件,误差0.00001。此类网络可用于三体问题对Brutus计算不可行时。可作混合系统:Brutus重计算,失控时网络介入直到情况可接受。如用较少计算资源准确模拟球状星团和星系核天体运动。也可在更复杂问题(4、5体)训练神经网络,大幅降低计算负担。

参考文献:arXiv:1910.07291

三维三体问题模拟

延伸阅读:用诗歌解释量子物理

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