برای بیش از یک قرن، ریاضی دانان و فیزیک دانان با ماهیت آشفته و غیرقابل پیش بینی حرکت سیالات ده ها پرسش همچون اینکه هوا چگونه اطراف بال یک هواپیما می چرخد یا آب چگونه در یک لوله به هم می ریزد، دست و پنجه نرم کردند. اما آزمایشگاه دیپ مایند گوگل به تازگی پیشرفت مهمی در این حوزه رقم زده و از هوش مصنوعی برای این کار استفاده کرده است.

در دورانی که سرمایه گذاران و دیگران مدام می پرسند آیا هوش مصنوعی ارزش این همه هزینه را دارد یا نه، دیدن اینکه دیپ مایند روی موضوعات مهمی مثل این کار می کند دلگرم کننده است. این نمونه ای است از زمانی که AI واقعاً ارزش خلق می کند.

دیپ مایند یک آزمایشگاه پیشروی تحقیقاتی هوش مصنوعی است که بیش از یک دهه پیش توسط گوگل خریداری شد. این مجموعه اکنون تحت رهبری دمیس هاسابیس، نابغه ریاضی و بازی سازی است که با قدرت گرفتن هوش مصنوعی خیلی سریع در گوگل معروف شده است.

سیالات آن قدر غیرقابل پیش بینی اند که معادلات مورد استفاده برای مدل سازی رفتارشان اساساً قابل حل کامل نیست. برای استفاده از این معادلات، فیزیک دان ها مجبورند فرض هایی مانند چسبندگی ثابت یا تغییر تدریجی فشار را بپذیرند.

اما حتی ساده ترین سناریوها هم می توانند به blow-up منجر شوند؛ جایی که معادلات مقادیر غیرواقعی مثل فشار بی نهایت یا جهش غیرقابل باور در سرعت را پیش بینی می کنند. این وضعیت ها همان تکینگی ها هستند،لحظاتی که ریاضی دیگر قادر به پیش بینی رفتار واقعی سیال نیست.

تکینگی ها می توانند پایدار یا ناپایدار باشند. تکینگی های پایدار راحت تر شناسایی می شوند، اما تکینگی های ناپایدار بسیار دشوارتر قابل کشف اند.

با استفاده از یادگیری ماشین و مدل های هوش مصنوعی تخصصی مبتنی بر ساختار قوانین فیزیکی، محققان دیپ مایند توانسته اند خانواده های جدیدی از تکینگی های ناپایدار را در سه معادله متفاوت دینامیک سیالات کشف کنند.

آنها با جاسازی ساختار خود معادلات در مدل های هوش مصنوعی و بهینه سازی مرحله به مرحله این مدل ها، به دقتی در حد سطح محاسبات ماشینی دست پیدا کردند؛ دقتی که برای تأیید رسمی نتایج توسط ریاضی دان ها کافی بوده است.

در مقالهٔ پژوهشی آمده است که این کار یک نقشهٔ تازه برای مواجهه با چالش های دیرپای فیزیک ریاضی ارائه می دهد . دیپ مایند نیز در وبلاگش نوشته است: این پیشرفت یک روش جدید برای انجام تحقیقات ریاضی را نشان می دهد .

کشف این دستهٔ جدید از تکینگی های ناپایدار می تواند به دانشمندان کمک کند تا بهتر بفهمند تلاطم یعنی رفتار آشفته و انرژی بر سیالات، چگونه در طبیعت و مهندسی رخ می دهد.

این موضوع می تواند به درک بهتر زمینه هایی مانند نیروی پسای هواپیما، سامانه های آب وهوایی، جریان خون، توزیع انرژی و شاید حتی در آینده باعث شود پروازها کمتر تکان داشته باشند .

نورا می گوید این پیشرفت ها می تواند به نظارت بهتر بر turbidity (کدری یا آشفتگی شدیدی که سیال در آن بیشتر تابع تکانه است تا ویژگی های فیزیکی) کمک کند؛ حالتی که پیش بینی اش بسیار دشوار است. او توضیح داد: بخش زیادی از نرم افزارهایی که برای پایش turbidity استفاده می کنیم فرض می کنند این معادلات در همه مقادیر معتبرند .

اما اکنون که دیپ مایند تکینگی های ناپایدار جدیدی کشف کرده، دانشمندان می توانند جریان های متلاطم را بهتر پایش کنند، چراکه حالا درک بهتری از محدوده هایی داریم که این معادلات واقعاً معتبرند .