Мы в Telegram
Добавить новость





160*600

Новости сегодня на DirectAdvert

Новости сегодня от Adwile

Актуальные новости сегодня от ValueImpression.com


Опубликовать свою новость бесплатно - сейчас


<
>

Using Deep Learning to Navigate Chaos in Many-Body Problems

Using Deep Learning to Navigate Chaos in Many-Body Problems

Researchers use machine learning to solve the long standing “sign problem” in computational physics.

3199296759_ddd80115e5_o.jpg

Image credits:

Light chaos by Kevin Dooley via Flickr

Rights information:

CC BY-SA 2.0

Friday, April 13, 2018 - 14:15

Yuen Yiu, Staff Writer

(Inside Science) -- In Cixin Liu’s 2008 science fiction novel The Three Body Problem, an alien civilization struggles to accurately predict the movements of the three suns that their planet orbits around. Throughout the imaginative saga, the three alien suns sometimes dance too closely to the planet, while at other times they slingshot each other far away into space, leaving the planet with apocalyptic weather conditions.

If the math behind merely three moving bodies is already next to unsolvable, what about a problem with four bodies, or a hundred, or a million?

"In many-body problems, there are exponentially more possible configurations, and it's simply impossible to consider them all," said Mari-Carmen Bañuls, a physicist from the Max Planck Institute of Quantum Optics in Garching, Germany.

Computational physicists are now proposing to use a process called deep learning to help us find answers to some of these seemingly unanswerable questions. Simon Trebst, a physicist from the University of Cologne in Germany, presented his team's research on the topic in Los Angeles last month during a meeting of the American Physical Society.

Many-body problems are at the forefront of any research that involves multiple interacting bodies, whether the investigations involve molecules in a chemical solution, electrons inside a magnet, or something else. For each additional "body" in a many-body system, it becomes exponentially more difficult to calculate the precise behavior for the system.

Instead of trying to understand these systems using brute force calculations, scientists often focus on finding solutions for just the meaningful parameters, such as the rate of reaction between the two chemical solutions, or the strength of magnetic field produced by the interacting electrons. But even with these shortcuts, most many-body problems still require a supercomputer to run for hours or even days to complete one such calculation, and every once in a while, a component of these calculations would fluctuate around zero and cause the whole thing to fall apart.

This is known as the sign problem, and is what Trebst and his colleagues set out to solve using deep learning. Part of their ongoing effort was published in Scientific Reports last year.

To understand the significance of the sign problem, look no further than an election. In order to declare the winner of an election, we count votes. In a very close race, an otherwise insignificant counting error could be very significant for the overall outcome. For example, in the 2000 presidential election George W. Bush and Al Gore both received 48.8 percent of the nearly 6 million votes cast in Florida. In the official count, Bush received 537 more votes and received the state's electoral votes -- and the presidency itself. Now, if only one in 10,000 Florida votes were counted incorrectly there would have been 600 miscounted votes, and potentially a different outcome.

When researchers use computer models to extract certain properties from a group of interacting bodies -- be they molecules, stars or something else -- sometimes the interactions compete against each other like Republicans and Democrats. As a result, the error for predicting the final outcome from these competing factors can be very large even when the calculation's result is extremely precise in comparison. Oftentimes, the amount of precision required to predict, for example, the magnetic properties of a material, is simply too much for even a state-of-the-art supercomputer to handle.

Trebst and his colleagues want to see if a deep learning computer could get around these precision requirements without using brute force calculations. Similar to the way pattern recognition algorithms can identify faces, their algorithm can identify the specific condition under which a type of material would transition from an insulator to a conductor after having fed on a certain amount of training data.

To test their algorithm, they chose a problem that can be solved one of two ways -- one setup was relatively simple and the other included a potential sign problem in the middle. First, they solved the problem the "easy" way using traditional methods; then they used the new algorithm to solve the same problem but this time with a sign problem in the way. Instead of faltering, the new algorithm powered through the sign problem and arrived at the correct conclusion.

"For problems where we have no quantitative or qualitative handle on, this can really help us," said Trebst.

In the future, this approach may be used to find solutions to previously unsolvable many-body problems that don't have an alternative route around the sign problem. However, this approach also creates a conundrum -- if there is no existing solution to a problem and the deep learning computer doesn't "show its work," how can we tell if it has gotten it right?

Bañuls said that as long as the researchers are evaluating something physical, they will have a reference point. "Ultimately if we're talking about a new material that we're inventing a new model for, we can always go back to experiments," said Bañuls.

 

Filed under

Republish

Authorized news sources may reproduce our content. Find out more about how that works. © American Institute of Physics

Author Bio & Story Archive

Picture of Yuen Yiu

Yuen Yiu covers the Physics beat for Inside Science. He's a Ph.D. physicist and fluent in Cantonese and Mandarin. Follow Yuen on Twitter: @fromyiutoyou.

Читайте на 123ru.net

Другие проекты от 123ru.net



Архангельск

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70



VIP

Певец Сергей АРУТЮНОВ и солистка группы Демо - встречаются, или просто выпустили совместный хит “Солнышко”? Разлад АРУТЮНОВА и Маши Малиновской?






Другие популярные новости дня сегодня


123ru.net — быстрее, чем Я..., самые свежие и актуальные новости Вашего города — каждый день, каждый час с ежеминутным обновлением! Мгновенная публикация на языке оригинала, без модерации и без купюр в разделе Пользователи сайта 123ru.net.

Как добавить свои новости в наши трансляции? Очень просто. Достаточно отправить заявку на наш электронный адрес mail@29ru.net с указанием адреса Вашей ленты новостей в формате RSS или подать заявку на включение Вашего сайта в наш каталог через форму. После модерации заявки в течении 24 часов Ваша лента новостей начнёт транслироваться в разделе Вашего города. Все новости в нашей ленте новостей отсортированы поминутно по времени публикации, которое указано напротив каждой новости справа также как и прямая ссылка на источник информации. Если у Вас есть интересные фото Вашего города или других населённых пунктов Вашего региона мы также готовы опубликовать их в разделе Вашего города в нашем каталоге региональных сайтов, который на сегодняшний день является самым большим региональным ресурсом, охватывающим все города не только России и Украины, но ещё и Белоруссии и Абхазии. Прислать фото можно здесь. Оперативно разместить свою новость в Вашем городе можно самостоятельно через форму.



Новости 24/7 Все города России




Загрузка...


Топ 10 новостей последнего часа






Персональные новости

123ru.net — ежедневник главных новостей Вашего города и Вашего региона. 123ru.net - новости в деталях, свежий, незамыленный образ событий дня, аналитика минувших событий, прогнозы на будущее и непредвзятый взгляд на настоящее, как всегда, оперативно, честно, без купюр и цензуры каждый час, семь дней в неделю, 24 часа в сутки. Ещё больше местных городских новостей Вашего города — на порталах News-Life.pro и News24.pro. Полная лента региональных новостей на этот час — здесь. Самые свежие и популярные публикации событий в России и в мире сегодня - в ТОП-100 и на сайте Russia24.pro. С 2017 года проект 123ru.net стал мультиязычным и расширил свою аудиторию в мировом пространстве. Теперь нас читает не только русскоязычная аудитория и жители бывшего СССР, но и весь современный мир. 123ru.net - мир новостей без границ и цензуры в режиме реального времени. Каждую минуту - 123 самые горячие новости из городов и регионов. С нами Вы никогда не пропустите главное. А самым главным во все века остаётся "время" - наше и Ваше (у каждого - оно своё). Время - бесценно! Берегите и цените время. Здесь и сейчас — знакомства на 123ru.net. . Разместить свою новость локально в любом городе (и даже, на любом языке мира) можно ежесекундно (совершенно бесплатно) с мгновенной публикацией (без цензуры и модерации) самостоятельно - здесь.



Загрузка...

Загрузка...

Экология в России и мире
Москва

Метеоролог Шувалов рассказал, когда в Москве закончится снег и отступят холода





Путин в России и мире
Москва

Путин поблагодарил Рахмона за соболезнования в связи с терактом в «Крокусе»


Лукашенко в Беларуси и мире
Минск

Лукашенко вернулся с парада Победы в Минск: "Ядерный апокалипсис неминуем"




123ru.netмеждународная интерактивная информационная сеть (ежеминутные новости с ежедневным интелектуальным архивом). Только у нас — все главные новости дня без политической цензуры. "123 Новости" — абсолютно все точки зрения, трезвая аналитика, цивилизованные споры и обсуждения без взаимных обвинений и оскорблений. Помните, что не у всех точка зрения совпадает с Вашей. Уважайте мнение других, даже если Вы отстаиваете свой взгляд и свою позицию. Smi24.net — облегчённая версия старейшего обозревателя новостей 123ru.net.

Мы не навязываем Вам своё видение, мы даём Вам объективный срез событий дня без цензуры и без купюр. Новости, какие они есть — онлайн (с поминутным архивом по всем городам и регионам России, Украины, Белоруссии и Абхазии).

123ru.net — живые новости в прямом эфире!

В любую минуту Вы можете добавить свою новость мгновенно — здесь.





Зеленский в Украине и мире

Навальный в России и мире
Москва

В Москве налоговая потребовала взыскать долг с Алексея Навального



Здоровье в России и мире


Частные объявления в Вашем городе, в Вашем регионе и в России






Загрузка...

Загрузка...



Бато Багдаев

Откровение артиста госцирка Бурятии Саяна Дондокова - Театр и дети, Культура и Россия, интервью



Москва

В театр кукол «Ульгэр» пришел ГИБДД - Россия, Бурятия, дети и культура, дорожная безопасость

Друзья 123ru.net


Информационные партнёры 123ru.net



Спонсоры 123ru.net