1108
Вчені виявили, що піна ніколи не є по-справжньому статичною, а її прихований рух підкоряється тій самій математиці, що лежить в основі сучасного штучного інтелекту.
Піни довгий час вважалися «склоподібними матеріалами» — системами, де мікроскопічні елементи зафіксовані у випадкових, але нерухомих положеннях. Таке уявлення ґрунтувалося на зовнішній стабільності мильної піни, кремів або харчових емульсій. Проте нові симуляції показали іншу картину. Усередині піни бульбашки безперервно змінюють своє розташування.
Дослідження інженерів з Університету Пенсильванії, опубліковане в Proceedings of the National Academy of Sciences, простежило траєкторії бульбашок у вологій піні. Виявилося, що вони не осідають у єдиному енергетично вигідному стані. Натомість система постійно блукає між багатьма рівноцінними конфігураціями. Це суперечить класичним моделям піни.
Неочікувано ця поведінка виявилася математично ідентичною процесам глибокого навчання. «Глибоке навчання» — це метод штучного інтелекту, за якого система постійно коригує свої параметри, не фіксуючись в одному рішенні. «Піни постійно реорганізуються», зазначає Джон К. Крокер. «Дивно, що піни та ШІ, здається, підкоряються одним і тим самим принципам».
Раніше вважалося, що бульбашки поводяться як важкі частинки, які скочуються в «долину» мінімальної енергії. Але експериментальні дані цьому не відповідали. «Ми помічали ці розбіжності майже 20 років», каже Крокер. Лише сучасні математичні інструменти дозволили описати постійну динаміку без кінцевого стану спокою.
Ключову роль відіграє поняття «плоского енергетичного ландшафту», відоме з машинного навчання. «Системі не варто заганяти себе в найглибшу долину», пояснює Роберт Рігглман. Саме рух у зонах з багатьма рівноцінними рішеннями забезпечує стійкість і гнучкість. Те саме відбувається і в піні.
Ці результати мають ширші наслідки. Вони можуть змінити підходи до створення адаптивних матеріалів і пояснити поведінку біологічних структур. Зокрема, дослідники звертають увагу на цитоскелет клітин. «Ця математика може бути корисною далеко за межами ШІ», підсумовує Крокер.
Рух бульбашок у піні підкоряється математиці штучного інтелекту з’явилася спочатку на Цікавості.
