Ciencia

Ordenadores que deducen leyes naturales

Los investigadores han enseñado a una computadora cómo encontrar regularidades en el mundo natural y evidentemente sin previo conocimiento cientí­fico

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04-05-2009
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Si Isaac Newton hubiera tenido acceso a un supercomputador no hubiese hecho falta que observase como caí­an las manzanas para formular la Ley de la Gravitación Universal. Sin embargo, el equipo de investigadores de Cornell no tendrí­a herramientas suficientes para el funcionamiento del algoritmo que están desarrollando que puede derivar las leyes naturales analizando los datos observados. Si Isaac Newton hubiera tenido acceso a un supercomputador no hubiese hecho falta que observase como caí­an las manzanas para formular la Ley de la Gravitación Universal. Sin embargo, el equipo de investigadores de Cornell no tendrí­a herramientas suficientes para el funcionamiento del algoritmo que están desarrollando que puede derivar las leyes naturales analizando los datos observados.
Los investigadores han enseñado a una computadora cómo encontrar regularidades en el mundo natural y evidentemente sin previo conocimiento científico por parte de la computadora. Han puesto a prueba su método sobre los sistemas mecánicos simples y supuestamente podría aplicarse a sistemas más complejos que van desde la biología y la cosmología. Este avance tecnológico será de utilidad en el análisis de las montañas de datos generados por los experimentos ya que el método moderno de recolección de datos es electrónico.
 
La investigación está dirigida por Hod Lipson, profesor asociado de Cornell de ingeniería mecánica y aeroespacial, y estudiante graduado de Michael Schmidt, un especialista en biología computacional.
 
Su proceso se inicia mediante la adopción de los derivados de cada variable con respecto a cualquier otro.Then the computer creates equations at random using various constants and variables from the data. A continuación, el ordenador genera al azar usando las ecuaciones distintas constantes y variables a partir de los datos. Estas pruebas mantienen las ecuaciones para predecir correctamente, las modifica y las prueba al azar de nuevo, repitiendo hasta que, literalmente, se desarrolla un conjunto de ecuaciones que describen con exactitud el comportamiento del sistema real.
 
Técnicamente, el ordenador lo que hace es detectar las ecuaciones que se encuentran "invariantes", expresiones matemáticas que siguen siendo verdad todo el tiempo.
 
Una vez que los invariantes se encuentran, potencialmente se dispone de todas las ecuaciones que describen el sistema: "Todas las ecuaciones con respecto a un sistema que se ajusta y satisface las invariantes", dice Schmidt. "Pero, por supuesto, todavía tenemos un intérprete humano para dar este paso".
 
Este método lo han probado con un muelle lineal oscilador, un péndulo y un doble péndulo.  Con los datos sobre la posición y velocidad con respecto el tiempo, el equipo encontró las leyes de energía, y con el péndulo, la ley de conservación del impulso.  Teniendo en cuenta la aceleración, dedujo el algoritmo la segunda ley de Newton del movimiento.

Los investigadores señalan que el equipo evoluciona estas leyes sin ningún conocimiento previo de la física, la cinemática o geometría. But evolution takes time. Sin embargo, la evolución toma tiempo. En un equipo paralelo con 32 procesadores, un movimiento lineal simple  puede ser analizado en pocos minutos, pero el complejo doble péndulo requiere de 30 a 40 horas de computación.

Los ordenadores no harán obsoletos a los científicosRather, al contrario este sistema puede asumir el trabajo duro, ayudando a los científicos a centrarse más rápidamente en el fenómeno interesante e interpretar sus significados
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