（文章來(lái)源：教育新聞網(wǎng)）

天文學(xué)家花了幾個(gè)世紀(jì)才弄清楚。但是現(xiàn)在，受大腦啟發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)算法已經(jīng)得出結(jié)論，它應(yīng)該根據(jù)太陽(yáng)和火星的運(yùn)動(dòng)如何從地球上出現(xiàn)，將太陽(yáng)置于太陽(yáng)系的中心。這一壯舉是這項(xiàng)技術(shù)的第一個(gè)測(cè)試，研究人員希望他們可以通過(guò)發(fā)現(xiàn)大數(shù)據(jù)集中的模式來(lái)發(fā)現(xiàn)新的物理定律，并重新制定量子力學(xué)。結(jié)果將出現(xiàn)在Physical Review Letters1中。

蘇黎世瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院(ETH)的物理學(xué)家Renato Renner和他的合作者想要設(shè)計(jì)一種算法，該算法可以將大數(shù)據(jù)集提煉為幾個(gè)基本公式，從而模仿物理學(xué)家提出諸如E=mc的簡(jiǎn)潔方程式的方式。2。為此，研究人員必須設(shè)計(jì)一種新型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，這是一種受大腦結(jié)構(gòu)啟發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)訓(xùn)練龐大的數(shù)據(jù)集來(lái)學(xué)習(xí)識(shí)別物體，例如圖像或聲音。他們發(fā)現(xiàn)了一般特征-例如，“四只腿”和“尖頭的耳朵”可能被用來(lái)識(shí)別貓。然后，他們?cè)跀?shù)學(xué)“節(jié)點(diǎn)”(神經(jīng)元的人工等效物)中對(duì)這些特征進(jìn)行編碼。但是，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)不是像物理學(xué)家那樣將這些信息提煉成幾個(gè)易于解釋的規(guī)則，而是一個(gè)黑匣子，以一種無(wú)法預(yù)測(cè)且難以解釋的方式將其獲得的知識(shí)分布在成千上萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)上。

因此，Renner的團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種“整體化”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)：兩個(gè)子網(wǎng)僅通過(guò)少數(shù)幾個(gè)鏈接就相互連接了。第一個(gè)子網(wǎng)絡(luò)將像典型的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)一樣從數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，第二個(gè)子網(wǎng)絡(luò)將利用該“經(jīng)驗(yàn)”來(lái)進(jìn)行和測(cè)試新的預(yù)測(cè)。由于幾乎沒(méi)有連接雙方的鏈路，因此第一個(gè)網(wǎng)絡(luò)被迫以壓縮格式將信息傳遞給另一側(cè)。Renner將其比作顧問(wèn)如何將所學(xué)知識(shí)傳遞給學(xué)生。

最初的測(cè)試之一是給網(wǎng)絡(luò)提供有關(guān)從地球上看到的火星和太陽(yáng)在天空中運(yùn)動(dòng)的模擬數(shù)據(jù)。從這個(gè)角度來(lái)看，火星的太陽(yáng)軌道似乎是不穩(wěn)定的，例如它會(huì)周期性地“逆行”，從而逆轉(zhuǎn)其方向。幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，天文學(xué)家一直認(rèn)為地球處于宇宙的中心，并通過(guò)暗示行星在天球中以稱(chēng)為行星輪的小圓圈運(yùn)動(dòng)來(lái)解釋火星的運(yùn)動(dòng)。但是在1500年代，哥白尼(Nicolaus Copernicus)發(fā)現(xiàn)，如果地球和行星都在繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，則可以用更簡(jiǎn)單的公式系統(tǒng)來(lái)預(yù)測(cè)運(yùn)動(dòng)。

加拿大多倫多大學(xué)物理學(xué)家馬里奧·克倫(Mario Krenn)說(shuō)，研究小組的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提出了哥白尼式的火星軌跡公式，重新發(fā)現(xiàn)了“科學(xué)史上最重要的范式轉(zhuǎn)變之一”?？茖W(xué)發(fā)現(xiàn)的智慧。Renner強(qiáng)調(diào)，盡管該算法可以推導(dǎo)公式，但仍需用肉眼來(lái)解釋方程式，并了解它們與行星圍繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。

紐約市哥倫比亞大學(xué)的機(jī)器人學(xué)家霍德·利普森說(shuō)，這項(xiàng)工作很重要，因?yàn)樗軌蛱暨x出描述物理系統(tǒng)的關(guān)鍵參數(shù)。他說(shuō)：“我認(rèn)為，這些技術(shù)是我們理解并跟上物理學(xué)中乃至更復(fù)雜現(xiàn)象日益增長(zhǎng)的唯一希望。”Renner和他的團(tuán)隊(duì)希望開(kāi)發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，以幫助物理學(xué)家解決量子力學(xué)中的明顯矛盾。該理論似乎對(duì)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果以及遵循其定律的觀察者的觀察方式產(chǎn)生了相互矛盾的預(yù)測(cè)2。

Renner說(shuō)：“量子力學(xué)的當(dāng)前表達(dá)方式可能在某種程度上只是歷史的人工制品?！彼a(bǔ)充說(shuō)，計(jì)算機(jī)可以提出一種沒(méi)有這種矛盾的表述，但是該團(tuán)隊(duì)的最新技術(shù)還不夠完善。為了實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)，他和他的合作者正在嘗試開(kāi)發(fā)其神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的一種版本，該版本不僅可以從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中學(xué)習(xí)，而且可以提出全新的實(shí)驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)其假設(shè)。
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