宇宙模型|用AI模拟宇宙，连模型的设计者们都不知道它能如此地精确
科学家们首次用人工智能（即AI）去创建复杂的宇宙三维模型 ， 我们叫它深密度位移模型 ， 简称D3M 。 它非常地精确 ， 而且快到设计模型的天文物理学家都不知道它是怎么做到的 。
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D3M的主要工作是精确地模拟引力在数亿年间塑造宇宙的方式 。 每次模拟只花30ms ， 而用其他模型模拟要花几分钟的时间 。
更有意思的是 ， D3M从团队输入的8000个训练模型中学习——它极大地推广和优化了这些模型 ， 还能够调整一些之前从未训练过的参数 。
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“D3M和用大量猫狗的图片训练图像识别软件类似 ， 不过之后它还能识别大象 ， ”熨斗研究院和卡内基梅隆大学的天文物理学家雪莉说到 。
“没人知道它是如何做到的 ， 而这也是一个有待揭开的谜团 。 ”
观察我们周围的宇宙空间 ， 我们能得到有关宇宙进化的大量信息 ， 但是毕竟能看见的有限 。 因此模拟才会如此方便 。
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通过模拟得出了一些要么符合 ， 要么不符合我们观察的结果 ， 科学家们能够计算出最有可能生成我们所生活宇宙的情景 。
但是我们错综复杂的宇宙使得这些模型计算起来相当费力 ， 这也就意味着运行起来比较费时 。 为了获取有用的统计数据 ， 一项研究就需要数千次模拟 。
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这时由计算天体物理学家团队所开发的D3M就有用武之地了 。 它将计算引力在（宇宙的年龄）138亿年间 ， 是如何在太空中移动数十亿颗粒子的 。
我们如果不依靠AI驱动的软件去模拟这种粒子运动 ， 计算300个小时才得到一个较高精度的模型；当然几分钟内也能够计算完成 ， 不过精确度就会大打折扣了 。
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为了攻克这一难题 ， 研究团队决定建立一个神经网络去进行模拟实验 ， 并且用一个迄今最高精度的模型产生了8000个不同的模拟数据 ， 用来训练D3M 。
一旦对D3M的训练完成 ， 并且AI能准确运行 ， 就可以准备试行D3M了 。 研究人员要求它模拟出一个每边大概代表6亿光年的盒子里的宇宙 。
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为了评判它的模拟效果 ， 团队同时用几分钟就得到结果的（快速）方法 ， 以及要花几百个小时的奇慢方法运行同样的模型 。 不出所料 ， 慢的方法得到的是最精确的结果 ， 和它比起来用快速方法会有9.3%的相对误差 。
D3M的出现 ， 解救之前的所有快速算法于水火 。 它只花30毫秒就运行得到了一个模型 ， 并且和这个慢但十分精确的模型相比只有2.8%的相对误差 。
更精彩的是 ， 虽然它只是用一个单参数集训练的 ， 这一神经网络却能基于其他未经训练的参数 ， 来预测这个的模拟宇宙的结构——比如说 ， 如果暗物质的数量是不同的 。
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这意味着AI在应对一系列模拟任务时更为灵活——不过 ， 团队还是希望在计算模型前 ， 搞清楚AI到底能够计算得多准确 。
霍说：“我们这里对于机器学习者来说 ， 就相当于一个游乐场 ， 他们可以知道为什么D3M的泛化能力这么好 ， 为什么学习后的它识别的范围能外推到大象而不仅仅是猫和狗” 。
“这是一条介于科学和深度学习的双行道 。 ”
这一研究已被发表在美国国家科学院院刊（即PNAS）上了 。
作者：Anonymity
FY：Brut Lee
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【宇宙模型|用AI模拟宇宙，连模型的设计者们都不知道它能如此地精确】
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