Совместными усилиями специалистов Google DeepMind и научной коллаборации LIGO создана революционная система на основе искусственного интеллекта. Она позволила в 30–100 раз снизить уровень шума в работе гравитационно-волнового детектора, что открывает новые горизонты в изучении Вселенной. Об этом сообщает пресс-служба Калифорнийского технологического института (Caltech).
Почему это важно?
Детектор LIGO, гигантский лазерный интерферометр, — это инструмент, впервые зафиксировавший гравитационные волны в 2015 году (что было удостоено Нобелевской премии). Он отслеживает невероятно малые колебания в пространстве-времени, вызванные катастрофическими событиями во Вселенной, например, слиянием черных дыр. Для этого используются зеркала весом 40 кг, изолированные от любых внешних воздействий. Прохождение гравитационной волны меняет их положение на величину, в сотни раз меньшую диаметра атома водорода.
Чтобы измерить такие смещения, зеркала необходимо стабилизировать, подавляя малейшие вибрации. Однако традиционная система шумоподавления, эффективная для высоких частот (30–2000 Гц), сама становилась источником помех в более низком диапазоне (10–30 Гц). Именно в этой «слепой зоне» рождаются гравитационные волны от массивных черных дыр и нейтронных звезд на ранних стадиях сближения.
Как ИИ решил проблему?
Чтобы устранить этот фундаментальный недостаток, ученые четыре года назад объединились с экспертами по машинному обучению из Google DeepMind. Они разработали уникальный метод обучения ИИ: превратили задачу по снижению шума в своеобразную «игру».
Алгоритм обучался на исторических данных LIGO, а затем различные его версии в процессе эволюции соревновались друг с другом, учась максимально эффективно управлять лазерами установки для подавления вибраций. В результате был создан интеллектуальный контроллер, который снижает уровень шума в десятки раз, не жертвуя стабильностью зеркал.
Успешные испытания и будущее
Практическая проверка новой системы прошла в декабре 2024 года на одном из двух детекторов LIGO, расположенном в Ливингстоне (США). Тесты блестяще подтвердили эффективность алгоритма.
«Наша установка и так была на пике прогресса, — отметил профессор Caltech Рана Адхикари. — Но ИИ-технологии позволяют нам значительно улучшить способность LIGO улавливать волны от крупнейших черных дыр. Это не только улучшит текущий детектор, но и заложит основу для созданий будущих, еще более чувствительных обсерваторий».
В ближайших планах ученых — внедрить алгоритм на второй установке LIGO и в других гравитационно-волновых обсерваториях мира, таких как итальянский Virgo и японский KAGRA. Это выведет астрофизику на новый уровень, позволив «услышать» ранее недоступные сигналы из глубин космоса.