يبرهن نجاح نموذج كلود في حل معادلات سعة التشتت عند مستوى تسع حلقات على إمكانيات الذكاء الاصطناعي كأداة حوسبية خارقة قادرة على مساعدة الفيزيائيين في اختراق جدران العمليات الرياضية الشاقة.
- اختراق حوسبي لنموذج كلود في الفيزياء النظرية
- أهمية سعات التشتت ونظرية يانغ ميلز الفائقة
- كواليس التجربة والمسارات الحسابية المنفذة
- التحقق المستقل وتزامن الإنجاز مع فريق بشري
- آفاق الذكاء الاصطناعي بين الحوسبة وابتكار النظريات
- أسئلة شائعة
اختراق حوسبي لنموذج كلود في الفيزياء النظرية
أعلنت شركة «أنثروبيك» يوم الجمعة أن نموذجها للذكاء الاصطناعي «كلود» تمكن من حساب سعة التشتت لستة جسيمات عند مستوى تسع حلقات ضمن «نظرية سوبر يانغ ميلز الرباعية المتناظرة المستوية»، وهي مسألة حسابية بالغة الدقة والتعقيد في طليعة أبحاث فيزياء الجسيمات النظرية، متجاوزاً بذلك الرقم القياسي العالمي السابق المسجل عند مستوى ثماني حلقات في عام 2023. وجاء هذا العمل الناجح استجابة لتحد علمي عام كان قد أطلقه قبل أسابيع قليلة الكاتب العلمي والفيزيائي المتخصص «مات فون هيبل»، حيث دعا شركات الذكاء الاصطناعي لإثبات قدرة نماذجها على حل إحدى المسائل الرياضية الشائكة والمعلقة في هذا التخصص العلمي، وضمن حدود ميزانية مالية متواضعة تماثل الإمكانيات المتاحة للمؤسسات الأكاديمية.
أهمية سعات التشتت ونظرية يانغ ميلز الفائقة
وتمثل سعات التشتت الصيغ والمعادلات الرياضية الأساسية التي يستند إليها علماء الفيزياء للتنبؤ بدقة بكيفية تفاعل الجسيمات دون الذرية وتصادمها ببعضها البعض. وتضيف مستويات «الحلقات» الرياضية الأعلى تصحيحات كمومية متزايدة التعقيد والتفرع، مما يرفع دقة التنبؤ ولكنه يتطلب في المقابل جهداً حوسبياً يفوق بكثير قدرات البشر الحسابية المعتادة؛ حيث إن غالبية سعات التشتت المحسوبة للجسيمات في العالم الحقيقي لم تتجاوز حتى الآن حلقتين أو ثلاث حلقات فقط. وكان الرقم القياسي العالمي المسجل في هذه النظرية تحديداً قد وضعه عام 2023 الباحث «لانس ديكسون» من مختبر المعجل الخطي في جامعة ستانفورد وزميله «آندي ليو» عند مستوى ثماني حلقات.
وتجدر الإشارة إلى أن نظرية سوبر يانغ ميلز الرباعية المتناظرة ليست نموذجاً يعبر عن جسيمات المادة في الواقع الفيزيائي المعاش، بل هي «نظرية معيارية مبسطة» ومصممة بعناية فائقة كبيئة اختبار رياضية، يستخدمها علماء الفيزياء النظرية لتطوير واختبار صلابة الأساليب والتقنيات الرياضية الحديثة وإخضاعها لأقسى درجات التجربة والتحليل. وبالتالي، فإن إنجاز هذا الحساب يمثل إضافة نظرية قيّمة للأدوات الرياضية التخصصية، وإن كان تطبيق المنهجيات ذاتها على النظريات الفيزيائية الأقل تناظراً يظل تحدياً علمياً مستقبلياً معقداً ينتظر الحل.
كواليس التجربة والمسارات الحسابية المنفذة
وقاد هذه التجربة فيزيائيان يعملان لدى شركة أنثروبيك، هما «ليام فيتزباتريك» و«سيدهارت ميشرا شارما»، حيث أشرفا على توجيه نموذج كلود الإصدار «فيبل 5.1» العامل ضمن بيئة المنصة المتخصصة «كلود ساينس». وقام الباحثان بتزويد النموذج بتعليمات نصية موجزة تشرح أبعاد المسألة الفيزيائية وأهدافها، مع توجيه صريح للنموذج بمواصلة العمل الحسابي المستقل طوال الليل دون توقف. ونجح الذكاء الاصطناعي في إتمام الحسابات المعقدة عبر مسارين مستقلين بالكامل: المسار الأول اعتمد أسلوب التمهيد الذاتي المباشر المعروف بـ «البوتستراب»، بينما استخدم المسار الثاني نهجاً غير مباشر مستنداً إلى «عوامل الشكل». وقُدرت التكلفة الإجمالية لإنجاز المهمة بما يتراوح بين 1000 و2000 دولار أمريكي لكل مسار، حيث يعود الجانب الأكبر من هذه النفقات إلى التكلفة التشغيلية لاستهلاك نموذج كلود نفسه للحوسبة.
التحقق المستقل وتزامن الإنجاز مع فريق بشري
وأمضى الفيزيائي لانس ديكسون أسبوعين كاملين في مراجعة مخرجات نموذج كلود والتحقق من صحتها الرياضية بصورة مستقلة، مستخدماً بالأساس نهج عوامل الشكل عند مستوى تسع حلقات. ووصف ديكسون النتيجة النهائية بأنها «انتصار حقيقي ومثير للإعجاب» لنماذج اللغة الكبيرة، لافتاً إلى أن كلود كان مطالباً ببرمجة وبناء كافة الأكواد والخوارزميات اللازمة من نقطة الصفر، مع تطبيق وصفة حسابية دقيقة وحساسة للغاية بحيث يؤدي أي خطأ طفيف في أي مرحلة إلى انهيار البناء الرياضي بأكمله وفشل التجربة.
ومع ذلك، لم يكن هذا الإنجاز الرياضي حكراً على نموذج كلود وحده؛ إذ تمكن فريق بحثي بشري قاده البروفيسور «سونغ هي» في «الأكاديمية الصينية للعلوم» من حساب الجزء الأكبر من رمز التسع حلقات بصورة متزامنة ومستقلة، مع الاستعانة ببعض المساعدات الحسابية من نموذج «جي بي تي 6»، ونشر الفريق الصيني بياناته البحثية المكتملة على منصة «زينودو» المفتوحة في 17 سبتمبر. وعقب فون هيبل على هذا التزامن مؤكداً أن الجهد البشري الصيني يستحق كل التقدير والاعتراف العلمي، موضحاً أن هؤلاء الباحثين البشريين هم من سيتولون كتابة الأوراق العلمية ونشرها وتحليل النتائج الفيزيائية المستخلصة لصالح المجتمع العلمي الدولي وليس روبوت الذكاء الاصطناعي.
آفاق الذكاء الاصطناعي بين الحوسبة وابتكار النظريات
وحرص فون هيبل على وضع الإنجاز في سياقه الواقعي الدقيق لتجنب المبالغات، مشيراً إلى أن كلود استند إلى مناهج وطرق رياضية راسخة ومعروفة للعلماء ولكن بحجم معالجة وحوسبة أكبر مما حاول الباحثون بذله من قبل، ولم يبتكر فيزياء جديدة كلياً من العدم. وكتب في تقييمه: «إن الخلاصة الكبرى بالنسبة لي هي أن هناك أهدافاً بحثية سهلة المنال وأقرب مما كنا نتوقع في هذا المجال، تنتظر فقط من يقطفها». ومن جانبه، أضاف ديكسون أن التساؤلات الأكثر عمقاً وجذرية في مسيرة العلم ستبرز حينما «تبدأ نماذج اللغة الكبيرة في ابتكار مبادئ ورؤى فيزيائية جديدة بالكامل والتفوق على عقول العلماء البشر».
أسئلة شائعة
السؤال: ما هو الإنجاز الحسابي المحدد الذي حققه نموذج كلود في فيزياء الجسيمات؟
الإجابة: حساب سعة التشتت لستة جسيمات عند مستوى تسع حلقات ضمن نظرية سوبر يانغ ميلز، متفوقاً على الرقم القياسي السابق.
السؤال: كم بلغت التكلفة المالية التقديرية لحل هذه المسألة المعقدة؟
الإجابة: تراوحت التكلفة بين 1000 و2000 دولار أمريكي لكل مسار حسابي، وهو مبلغ متواضع جداً بالنسبة للأبحاث الأكاديمية.
السؤال: هل انفرد كلود بهذا الإنجاز الرياضي أم سبقه أو واكبه علماء آخرون؟
الإجابة: واكبه باحثون في الأكاديمية الصينية للعلوم بقيادة سونغ هي، حيث نشروا نتائج متطابقة تقريباً في نفس التوقيت.
