В центъра на нашата галактика, Млечния път, се крие едно

Невронна мрежа „нарисува“ черна дупка, но Нобелов лауреат я нарече подвеждаща

В центъра на нашата вселена, Млечния път, се крие едно страшилище – свръхмасивната черна дупка Стрелец А*. В продължение на десетилетия астрономите се пробват да прегледат нейния портрет и през 2022 година най-сетне съумяха. Светът видя първото, въпреки и леко замъглено изображение на този галактически колос. Но науката не стои на едно място. Неотдавна екип от откриватели показа нова, доста по-отчетлива „ фотография “, получена благодарение на изкуствен интелект. Тя дава обещание невероятни открития: става известно, че нашата черна дупка се върти с стремглава скорост, като оста и е ориентирана непосредствено към Земята.

Звучи като пробив. Но какво би било, в случай че този впечатляващ портрет е единствено плод на въображението на един логаритъм? Този въпрос задава не какъв да е, а Нобелов лауреат, и неговият песимизъм трансформира тази история от елементарна научна вест в същински детективски роман за бъдещето на науката и границите на доверието в машините.

Защо е толкоз мъчно да се види чудовището?

За да разберем аргумента, първо би трябвало да осъзнаем с каква херкулесова задача се заемат учените. Стрелец А* се намира на 27 000 светлинни години от нас и да го забележим е все едно да се опитаме да забележим портокал на Луната от Земята. За това е нужен телескоп с размерите на нашата планета.

Астрономите са основали тъкмо подобен инструмент – Event Horizon Telescope (EHT). Това не е едно гигантско устройство, а световна мрежа от няколко радиотелескопа, разпръснати по целия свят. Работейки синхронно, те основават виртуално „ око “ с диаметър колкото Земята, което разрешава да се реализира нужната разграничителна дарба.

Но точно тук поражда главният проблем. EHT работи в обсега на дългите радиовълни, които са доста чувствителни към разстройства. Основният зложелател на наблюденията е нормалната водна пара в земната атмосфера. Тя изкривява сигнала, като прибавя към него голямо количество „ звук “. В резултат на това огромна част от събраните данни се оказват толкоз развалени, че класическите способи за разбор преди тях се провалят. Учените просто изхвърлят тези данни, тъкмо както ние изхвърляме фотография, развалена от инцидентен отблясък.

Спасителят, наименуван ИИ?

И тъкмо тук се появява изкуственият разсъдък. Екипът на астрофизика Майкъл Янсен взема решение: ами в случай че този „ отпадък “ в действителност съдържа скъпа информация, която хората просто не могат да видят? Те взели доста „ шумните “ данни, които преди този момент отхвърлили, и ги „ подали “ на особено подготвена невронна мрежа.

Нека се спрем по-подробно. Невронните мрежи, за разлика от обичайните логаритми, са способни да откриват скритите модели в хаоса. Тя е била подготвена върху голям брой симулирани данни за черните дупки и се е научила да разграничава потребните сигнали от атмосферните разстройства. И резултатите надминаха упованията.

ИИ генерира ново изображение на Стрелец А* – по-ясно и по-детайлно. То разкри неща, за които преди можехме единствено да допускаме. Първо, черната дупка се върти с голяма скорост, близка до теоретичния й най-много. Второ, нейната ос на въртене, сходно на великански галактически прожектор, е ориентирана съвсем непосредствено към нас. Това не са просто любопитни факти; скоростта на въртене дефинира метода, по който черната дупка взаимодейства със заобикалящата я материя и оформя своята вселена. Всъщност това е ключът към нейната биография.

Глас на разсъдъка или първенец по песимизъм?

Изглежда, че това е триумфът на технологията. Но тогава в полемиката се включва Райнхард Генцел, спечелил Нобелова премия точно за проучванията си върху черната дупка в центъра на нашата вселена. Неговият отговор е вежлив, само че корав песимизъм. „ Изкуственият разсъдък не е панацея “, споделя той.

Какви са неговите подозрения? Генцел акцентира един главен принцип на работа с данните: „ отпадък влиза, отпадък излиза “. Ако една невронна мрежа е подготвена върху данни, които в началото са били мощно изкривени, къде е гаранцията, че тя не е „ изфабрикувала “ резултата? Може би логаритъмът толкоз интензивно е търсил модели, познати му от симулациите, че просто ги е „ добавил “ там, където те не съществуват. Това е сходно на метода, по който виждаме лица в облаците – мозъкът ни построява прочут облик от инцидентни форми. Невронната мрежа би могла да направи същото, създавайки не същински портрет, а красива, само че подправена картина.

Според Генцел е рисково да се приема такова изображение за чиста монета. Той може да бъде килнат и изводите, направени въз основа на него, да са неправилни.

Какво следва: да имаме вяра или да ревизираме?

Този спор не е просто спор сред два научни метода. То е илюстрация на това по какъв начин работи същинската просвета. Появата на смела догадка, учредена на нов способ, неизбежно притегля рецензии и изисква строга инспекция.

Екипът на Янсен няма желание да се откаже. Следващата им стъпка е да приложат невронната си мрежа към най-новите, по-добри данни от EHT и да сравнят резултата с това, което биха посочили обичайните способи. Това е единственият метод да потвърдят, че техният модел на изкуствен интелект фактически вижда скритата действителност, а не основава научна фантастика.

Тази история е доста по-дълбока от следващия спор за космоса. Тя е за това по какъв начин се трансформират самите принадлежности за опознаване на света. Ще можем ли да се доверим на открития, направени не от хората, а от машините? И къде е границата сред анализирането на данни и спекулирането с тях? Отговорът на тези въпроси ще дефинира образа на науката през XXI век. Междувременно чакаме с неспокойствие идващия рунд в този трогателен двубой сред човешкия талант и изкуствения разсъдък.