Yapay zeka evrenin orijinal ayarlarını ortaya çıkarıyor

Bu günlerde yapay zekâ çok revaçta. Yapay zekayı düşündüğümüzde aklımıza genellikle şaşırtıcı derin sahte görüntüler ve ChatGPT’nin ödev cevapları geliyor, ama astronomlar da yapay zekayı önemli keşifler yapmak için kullanıyorlar.

Flatiron Enstitüsü’nün New York’taki Hesaplamalı Astrofizik Merkezi’nden (CCA) araştırmacılar kısa bir süre önce beş kozmolojik parametreyi (bilgisayar simülasyonlarında tüm evreni tanımlayan sayılar) benzeri görülmemiş bir hassasiyetle belirlemek için yapay zekayı kullandılar. Yeni çalışmanın yazarlarından astronom Liam Parker, bu parametrelerin “evrenin en büyük ölçeklerde nasıl işlediğini belirleyen ayarlar” olarak düşünülebileceğini söyledi.

Yapay zeka yardımcılarıyla ekip, bu parametreleri geniş kapsamlı Sloan Dijital Gökyüzü Taraması’nın (SDSS) bir parçası olarak gözlemlenen 100.000’den fazla galaksi hakkında bilgi içeren bir veri setinden çıkardı. SDSS gibi devasa araştırmalar, evreni bir bütün olarak anlamak için kritik önem taşıyor. Astronomlar, galaksilerin uzayda nasıl kümelendiğine bakarak evrende ne kadar karanlık madde olduğunu, Büyük Patlama’dan hemen sonra evrenin nasıl olduğunu ve daha fazlasını açıklayan parametrelerin değerlerini sınırlayabiliyor.

Araştırmanın eş yazarı ve CCA astronomu Shirley Ho, “Bu araştırmaların her biri yüz milyonlarca ila milyarlarca dolara mal oluyor” diyor. “Bu araştırmaların var olmasının ana nedeni, bu kozmolojik parametreleri daha iyi anlamak istememizdir. Pratik anlamda düşünürseniz, bu parametreler on milyonlarca dolar değerinde. Araştırmalardan mümkün olduğunca fazla bilgi elde etmek ve evren anlayışımızın sınırlarını zorlamak için yapabileceğiniz en iyi analizi istersiniz.”

Büyük bir araştırmayla birlikte büyük miktarda veri geliyor ve astronomlar bu dağdan en fazla bilgiyi nasıl elde edecekleri konusunda beyin fırtınası yapıyorlar. CCA ekibinin yaklaşımı, evrendeki galaksilerin dağılımındaki küçük ölçekli ayrıntıları analiz etmek için yapay zekayı kullandı; geçmiş çalışmalar yalnızca daha büyük ölçekli eğilimlere odaklandığından, daha önce hiç yapılmamış bir şeyi başardılar.

Princeton astronomu ve başyazar ChangHoon Hahn, “Birkaç yıldır orada ek bilgiler olduğunu biliyorduk; sadece bunu çıkaracak bir yol bulamamıştık” diyor.

Bir yapay zeka modelini kullanmaya değer hale getirmek için, öncelikle onu neye bakacağı konusunda eğitmeniz gerekir; tıpkı yeni yetişen bir astronomi öğrencisini, problem setlerindeki örüntüleri tanıyabilecekleri iyi bir fizik sezgisi geliştirmesi için eğitmek gibi. Bu eğitim için Hahn ve çalışma arkadaşları, her biri farklı kozmolojik ayarlara sahip 2.000 simüle edilmiş evren oluşturdu. Daha da önemlisi, bu simülasyonların her birinde hangi kozmolojik değerlerin kullanıldığını biliyorlardı, böylece yapay zeka doğru cevabın ne olduğunu anladı.

Simülasyonlar ayrıca, yapay zekanın eğitiminin gerçekçi olduğundan emin olmak için atmosferden kaynaklanan bulanıklık veya kusurlu bir teleskop aynası gibi galaksi araştırmalarında karşılaşılan gerçek hayat zorluklarını da içeriyordu.

Yapay zeka modeli eğitim kampından mezun olduktan sonra, ekip onu SDSS Baryon Salınım Tayfçekeri Taraması’ndan elde edilen gerçek verilerle besledi ve sonuçlar çarpıcı oldu. Örneğin, yapay zeka yöntemi evrenin ‘kümeleşmesini’ tanımlayan parametreyi geleneksel yöntemlerin yarısından daha az belirsizlikle belirledi. Araştırmacının açıklamasına göre bu yöntem “yaklaşık dört kat daha fazla galaksi kullanan geleneksel bir analize eşdeğerdi” ve astronomların daha az veriyle daha fazlasını yapmasını ve mümkün olanın sınırlarını zorlamasını mümkün kıldı. Yapay zeka da bunu mümkün kılmak için kritik öneme sahipti.

Hahn, “Eğer makine öğrenimi olmasaydı, yüz binlerce simülasyona ihtiyacınız olurdu” diyor ve bu sayının pratikte ulaşılması zor bir sayı olduğunu belirtiyor.

Evrenin temel ayarlarının daha iyi bilinmesi, büyük bir kozmik gizemin çözülmesine bile yardımcı olabilir: Farklı deneylerin, evrenin ne kadar hızlı genişlediğini açıklayan Hubble sabiti için farklı değerler hesapladığı Hubble gerilimi. Avrupa Öklid Araştırması gibi yeni araştırmaların çevrimiçi hale gelmesiyle birlikte, bu yapay zeka destekli algoritma gibi yöntemler, yeni verilerden en iyi şekilde yararlanmak için kritik öneme sahip olacak.

HER ŞEY NASIL BAŞLADI?

1. Büyük Patlama

Tüm zamanı ve uzayı oluşturduğu düşünülen bu olay, Planck uzay aracının ölçümlerine göre 13,8 milyar yaşında. Bu dönemde evren sonsuz yoğunlukta ve sıcaklıktaydı.

2. Kuark Çorbası

Büyük Patlama’dan saniyenin trilyonda biri kadar kısa bir süre sonra zayıf nükleer kuvvet ile elektromanyetik kuvvet ayrıldı ve böylece günümüzde sahip olduğumuz 4 temel kuvvet oluştu: Güçlü nükleer kuvvet, zayıf nükleer kuvvet, elektromanyetik kuvvet ve kütle çekimi.

3. Büyük Soğuma

Büyük Patlama’dan 100 saniye sonra sıcaklık, proton ve nötronların ayrılmadan bir araya gelebileceği kadar düştü. Bu noktada koşullar, hidrojenin oluşması için uygundu.

4. Serbest Kalış

Yaklaşık 300.000 yıl sonra opak çorba dağılmaya başladı. Evrenin sıcaklığı düştüğü için fotonlar evrende maddeden bağımsız bir şekilde serbestçe dolaşmaya başladı.

5. İlk Galaksiler

Kütle çekimsel etkiler atomları bir araya getirerek gaz bulutlarının oluşmasını sağladı. Bu gaz bulutları etrafından daha da fazla madde çekti. Büyük Patlama’dan 400 milyon yıl sonrasında ilk galaksiler ortaya çıktı.

6. Günümüz Evreni

Büyüme sırasında geçirdiği türbülanslı değişimlere kıyasla, günümüz evreni çok ama çok daha sakin.