Нов изкуствен интелeкт – „математик“, известен като машината Рамануджан, може потенциално да разкрие скрити връзки между числата.
„Машината“ се състои от алгоритми, които търсят предположения или математически заключения, които вероятно са верни, но не са доказани. Прогнозите са изходните точки на математическите теореми, които са заключения, доказани чрез поредица от уравнения.
Наборът от алгоритми е кръстен на индийския математик Сриниваса Рамануджан. Роден през 1887 г. от родители – работник в магазин и домакиня, Рамануджан е дете-чудо, което измисля много математически предположения, доказателства и решения на уравнения, които никога преди не са били решавани. През 1918 г., две години преди ранната си смърт от болест, той е избран за член на Кралското общество в Лондон, ставайки едва вторият индиец, който е приет в престижния клуб.
Рамануджан имал вродено усещане за цифри и око за модели, които убягват на други хора, казва физикът Ярон Хадад, вицепрезидент с направление Изкуствен интелект и наука за данни, в компанията за медицински изделия Medtronic и един от разработчиците на новата машина. Новият математик с изкуствен интелект е предназначен да извади обещаващи математически модели от големи набори потенциални уравнения, казва Хадад.
Машинното обучение, при което алгоритъмът открива модели в големи масиви данни с минимална насока от програмистите, е използвано в различни приложения за намиране на модели, от разпознаване на изображения до откриване на наркотици. Хадад и колегите му от Технион-Израелския технологичен институт в Хайфа искаха да видят дали могат да използват машинното обучение за нещо по-фундаментално.
„Искахме да видим дали можем да приложим машинно обучение към нещо, което е много, много основно, така че сметнахме, че числата и теорията на числата са много, много основни“, каза Хадад пред Live Science. (Теорията на числата е изучаване на цели числа или числа, които могат да бъдат записани без дроби.)
Вече някои изследователи използват машинно обучение, за да превърнат предположенията в теореми – процес, наречен автоматизирано доказване на теореми. Вместо това целта на машината Ramanujan е да идентифицира обещаващи предположения на първо място. По-рано това е било сферата на занимания на хората математици, които са излизали с известни предложения, като последната теорема на Ферма, която твърди, че няма три положителни цели числа, които могат да разрешат уравнението an + bn = cn, когато n е по-голямо от 2. ( Тази известна догадка е написана в полетата на книга от математика Пиер дьо Ферма през 1637 г., но е доказана чак през 1994 г.)
За да насочат машината Рамануджан, изследователите се фокусират върху основни константи, които са числа, които са фиксирани и фундаментално верни в уравненията. Най-известната константа може да бъде съотношението на обиколката на кръга към неговия диаметър, по-известно като числото Рi. Независимо от размера на кръга, това съотношение винаги е 3.14159265.
По същество алгоритмите сканират голям брой потенциални уравнения в търсене на модели, които могат да показват съществуването на формули, които да изразят такава константа. Програмите първо сканират ограничен брой цифри, може би пет или 10, и след това записват всички съвпадения и ги разширяват, за да видят дали шаблоните се повтарят допълнително.
Когато се появи обещаващ модел, предположението е достъпно за опит за доказателство. Досега са създадени над 100 интригуващи догадки, казва Хадад, и бяха доказани няколко десетки.
Изследователите съобщиха резултатите си на 3 февруари в списание Nature. Те също така създадоха уебсайт, RamanujanMachine.com, за да споделят предположенията, генерирани от алгоритмите, и да събират опити за доказателства от всеки, който би искал да нанесе удар с откриването на нова теорема. Потребителите могат също да изтеглят кода, за да изпълняват собствени търсения на предположения или да оставят машината да използва резервното им пространство за обработка на собствените си компютри, за да търси сама. Част от целта, казва Хадад, е да привлечем неспециалистите по-активно към света на математиката.
Трудно е да се каже как напредъкът в теорията на числата ще се превърне в приложения от реалния свят, казва Хадад, но досега алгоритъмът е помогнал да се открие по-добра мярка за ирационалност за константата на Каталан, число, обозначено с G, което има поне 600 000 цифри, но може или не може да бъде ирационално число. (Ирационалното число не може да бъде записано като дроб; рационалното число може.) Алгоритъмът все още не е отговорил на въпроса дали константата на Каталан е или не е рационална, но е една стъпка по-близо до тази цел, казва Хадад.
„Все още сме в най-ранните етапи на този проект, където пълният потенциал едва започва да се разкрива“, казва Хадат пред Live Science. „Вярвам, че обобщаването на тази концепция в други области на математиката и физиката (или дори в други области на науката) ще даде възможност на изследователите да получат възможни нови изследвания от компютри. Така че хората учени ще могат да избират по-добри цели, върху които да работят, на базата на по-широка селекция, предлагана от компютрите, и по този начин да подобри тяхната производителност и потенциалното им въздействие върху човешкото знание и бъдещите поколения. „
