Tři tělesa systému Kepler 35. Kredit: Lynette Cook / extrasolar.spaceart.org.

Sir Isaac Newton byl v 17. století prvním, kdo formuloval takzvaný problém tří těles. Zní velmi jednoduše. Jde o vzájemné gravitační působení mezi třemi vesmírnými tělesy, jako jsou hvězdy, planety či měsíce. Záhy ale vyšlo najevo, že řešení tohoto problému je ve skutečnosti extrémně komplikované. Tři tělesa totiž vytvářejí chaotický systém, který je velmi složitý a vysoce citlivý na počáteční pozici každého ze tří zúčastněných těles.

Chistoper Foley. Kredit: University of Cambridge.

V současné době se pro řešení problému tří těles v různých systémech používá pokročilý software. I těmto programům ale často trvá týdny nebo dokonce měsíce, nežli daný problém tří těles rozlousknou. Nejpokročilejším z těchto programů je Brutus. Jak jeho jméno napovídá, problém tří těles řeší brutální výpočetní silou. V dnešní době ale už nemusíme spoléhat na výpočetní svaly. Máme totiž umělé inteligence.

Chris Foley z britské University of Cambridge a jeho kolegové vycvičili umělou inteligenci, která vyřeší problém tří těles až 100 milionkrát rychleji, nežli nejlepší současné programy, používané pro tento účel, jako je právě Brutus. Tak dramatický pokrok v řešení tohoto ožehavého problému je přitom neocenitelný pro astronomy. Teď mohou umělou inteligenci požádat, aby jim pomohla proniknout do chování hvězdokup a vůbec do evoluce celého vesmíru. Podle Foleyho můžeme očekávat pokrok i v takových záležitostech, jako je vznik gravitačních vln.

University of Cambridge.

Aby umělé inteligence mohly být skutečně užitečné, tak je nutné je důkladně vycvičit. V tomto případě Foley a spol. použili dosavadního šampiona, čili Bruta, aby jim vygeneroval 9 900 zjednodušených scénářů problému tří těles. Na těchto scénářích trénovali umělou inteligenci a pak ji pustili na analýzu dalších 5 tisíc scénářů problémů tří těles. Ukázalo se, že umělá inteligence dojde k velmi podobným výsledkům jako Brutus. Udělá to ale v naprostém zlomku sekundy, zatím co Brutus na to potřebuje téměř dvě minuty.

Programy, jako je Brutus, jsou tak pomalé právě proto, že jdou na problém tří těles s brutální silou. Počítají každý nepatrný krok v pohybu těles, o která jde. Umělá inteligence oproti tomu sleduje pohyby, které takovými výpočty vznikají a odvozují z nich, jak bude soustava tří těles vypadat v dalších podobných případech. Foley přiznává, že pro složitější problémy tří těles to bude mnohem náročnější i pro jejich postup s umělou inteligencí. Nejde přitom o výkony samotné inteligence, ale o její učení. Bude totiž nesmírně obtížné připravit výukové scénáře, protože budou na samotné hranici možností Bruta, ne-li za ní. Držme jim palce.

Literatura
Live Science 4. 11. 2019, arXiv:1910.07291.