Ученые из Корнельского университета (Cornell University) разработали и испытали систему, которая позволяет извлекать закономерности в необработанных массивах информации без участия человека. В частности, эта машина смогла самостоятельно вывести второй закон Ньютона и закон сохранения импульса, основываясь лишь на эмпирических данных.


В основе работы ученых из Корнелла лежит компьютерная программа, которая ищет неявные закономерности в массивах необработанной информации, получаемой в ходе экспериментов или иным путем. Изначально в программу заложены лишь базовые математические действия – сложение, вычитание, умножение и деление, а также несколько алгебраических операций. Авторами работы выступили в сфере численных методов профессор Ход Липсон (Hod Lipson) и специалист по вычислительной биологии Майкл Шмидт (Michael Schmidt).

Свою работу с экспериментальными данными программа начинает практически со случайного набора уравнений, которые плохо совпадают с предложенными цифрами. В то же время некоторые уравнения и функции описывают модель лучше других, поэтому программа вносит в них изменения и проводит новую проверку на совпадение с тестовыми данными. Процесс отбора и модификации лучших уравнений повторяется много раз, пока математическая модель не совпадет с экспериментальными данными полностью. В ходе испытаний система Липсона и Шмидта смогла вывести функцию Гамильтона (Гамильтониан), а также уравнения Лагранжа для обычного и двойного маятника.

Сами авторы машины сравнивают совместную научную работу человека и машины с детективным расследованием – машина показывает уравнения, описывающие наблюдаемые процессы, а человек должен сам догадаться, что же на самом деле означают эти уравнения. В частности, уже сейчас машина Липсона и Шмидта используется для решения комплексных проблем в области метаболизма биологических клеток, однако искать практический смысл в получаемых математических моделях придется человеку – машина не может оценить полезность того или иного уравнения для науки.

Интересно, что публикация работы Липсона и Шмидта в журнале Science совпала по времени с выходом другой статьи, посвященной роботу-ученому под названием «Адам», который используется для генетических исследований – мы о ней уже написали. Судя по всему, роль компьютеров может сильно измениться в ближайшем будущем – люди и программы будут вместе работать над новыми открытиями, находя и толкуя неочевидные закономерности в огромных массивах информации, недоступных для обычного восприятия человеком. Сами ученые говорят, что сейчас в их распоряжении есть больше данных, чем теорий для объяснения этих данных.

«Машина открытий» была создана на базе Лаборатории вычислительного синтеза (Cornell Computational Synthesis Lab) в Корнелльском университете. Видеоролики, иллюстрирующие работу этой машины, можно найти в статье Guardian.