一項(xiàng)新的機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)已由國(guó)際科學(xué)團(tuán)隊(duì)測(cè)試，包括麻省理工學(xué)院助理教授菲利普·哈里斯和博士后迪倫·蘭金，他們都是核科學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究人員，它們可以在一瞬間發(fā)現(xiàn)大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)（LHC）數(shù)據(jù)中的特定粒子特征。眼

新系統(tǒng)精巧而迅速，它可以一目了然地發(fā)現(xiàn)隨著數(shù)據(jù)集變得越來(lái)越大和越來(lái)越復(fù)雜，機(jī)器學(xué)習(xí)將在未來(lái)的粒子物理學(xué)發(fā)現(xiàn)中扮演改變游戲規(guī)則的角色。

大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)每秒產(chǎn)生約4000萬(wàn)次碰撞。借助如此龐大的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，需要強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)來(lái)識(shí)別科學(xué)家可能感興趣的那些碰撞，無(wú)論是暗物質(zhì)還是希格斯粒子的暗示。

現(xiàn)在，費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室，歐洲核子研究中心，麻省理工學(xué)院，華盛頓大學(xué)和其他地方的科學(xué)家已經(jīng)測(cè)試了一種機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)，與現(xiàn)有方法相比，該系統(tǒng)可使處理速度提高30到175倍。

目前，此類方法每秒處理少于一幅圖像。相反，新的機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)每秒最多可以查看600張圖像。在訓(xùn)練期間，系統(tǒng)學(xué)會(huì)了選擇一種特定類型的碰撞后粒子模式。

麻省理工學(xué)院物理系成員哈里斯說(shuō)：“我們正在識(shí)別的碰撞模式，即頂級(jí)夸克，是我們?cè)诖笮蛷?qiáng)子對(duì)撞機(jī)上探查的基本粒子之一。” “重要的是，我們要分析盡可能多的數(shù)據(jù)。每條數(shù)據(jù)都包含有關(guān)粒子如何相互作用的有趣信息。”

當(dāng)前的LHC升級(jí)完成后，這些數(shù)據(jù)將以前所未有的速度涌入。到2026年，預(yù)計(jì)17英里長(zhǎng)的粒子加速器將產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量是目前的20倍。為了使事情更加緊迫，將來(lái)的圖像還將以比現(xiàn)在更高的分辨率拍攝。總之，科學(xué)家和工程師估計(jì)，大型強(qiáng)子對(duì)撞機(jī)將需要比目前擁有的計(jì)算能力高10倍以上。

哈里斯說(shuō)：“未來(lái)運(yùn)行的挑戰(zhàn)越來(lái)越艱巨，因?yàn)槲覀兊挠?jì)算變得更加準(zhǔn)確，并且我們探究的精度越來(lái)越高。”

該項(xiàng)目的研究人員訓(xùn)練了他們的新系統(tǒng)，以識(shí)別頂級(jí)夸克的圖像，夸克是質(zhì)量最重的基本粒子，比質(zhì)子重約180倍。哈里斯解釋說(shuō)：“有了我們可用的機(jī)器學(xué)習(xí)架構(gòu)，我們可以獲得高質(zhì)量的科學(xué)成果，堪與世界上最好的頂級(jí)夸克識(shí)別算法相提并論。” “高速實(shí)施核心算法使我們能夠靈活地在最需要的關(guān)鍵時(shí)刻增強(qiáng)LHC計(jì)算。”