Fizicienii au creat o "retina artificiala" care ar putea detecta particulele subatomice

Inspirati de ochiul uman, fizicienii au creat un procesor care poate analiza coliziunea particulelor subatomice cu o viteza de 400 de ori mai mare decat este posibil in acest moment, scrie BBC. Algoritmul realizat de oamenii de stiinta a fost inspirat de eficienta abilitatii retinei umane de a recunoaste tipare.

In cadrul acestor coliziuni, protonii – materie obisnuita – sunt loviti unii de altii la viteze apropiate de viteza luminii. Aceste coliziuni puternice ar putea da nastere unor noi particule si sa ii ajute pe oamenii de stiinta sa inteleaga „oglinda” materiei, antimateria.

Procesorul experimental ar putea sa accelereze analiza datelor obtinute din aceste coliziuni.

Publicat pe serverul pre-print arXiv, algoritmul a fost propus pentru o posibila utilizare in experimentele Large Hadron Collider (LHC) in 2020. Ar putea fi, de asemenea, folosit in orice domeniu in care este nevoie de capacitati de recunoastere rapida si eficienta a tiparelor.

Procesorul se comporta asemenea functiei retinei de a recunoaste rapid tipare.

Instantanee in timp

Anumite celule neuronale din retina umana sunt specializate sa raspunda la anumite forme si orientari, lucru pe care il fac in mod automat inainte ca creierul sa devina constient de informatia procesata.

Fizcianul Diego Tonelli de la CERN, unul dintre cercetatorii implicati in proiect, explica faptul ca „retina artificiala” detecteaza un instantaneu al traiectoriei fiecarei coliziuni si analizeaza imediat informatia.

Aceste instantanee sunt apoi mapate intr-un algoritm care poate fi rulat pe un computer, scanand automat si analizand traiectoriile particulelor incarcate. Expunerea detectorului la viitoare coliziuni va permite echipei sa cearna prin informatii in cautarea unui eveniment interesant.

Analiza datelor

La acest capitol, viteza este esentiala. Se produc in jur de 40 de coliziuni pe secunda si fiecare dintre ele poate produce sute de particule incarcate.

Cercetatorii trebuie sa treaca printr-un volum incredibil de date. Identificarea deviatilor de la norma ar putea oferi indiciile catre un teritoriu necunoscut al fizicii.

Un astfel de algoritm ar putea reprezenta o metoda utila de a trece in revista aceasta vasta cantitate de informatie, in timp real.

„Este de 400 de ori mai rapid decat orice altceva ce exista sau va exista in viitorul apropiat pentru aplicatii din acest domeniu al fizicii”, a declarat dr. Tonelli pentru BBC.

Interactiunea quarcilor

LHC (acceleratorul de particule) este oprit incepand din februarie 2013, insa urmeaza sa isi reinceapa activitatea in 2015.

Obiectivul LHC, inelul cu o circumferinta de 27 de km situat la 100 de metri sub pamant, este sa inteleaga mai bine formarea universului recreand conditiile imediat urmatoare Big Bang-ului.

In timpul procesului de ciocnire a protonilor, se elibereaza cantitati imense de energie si iau nastere numeroase particule neutre si incarcate. Traiectorile celor incarcate energetic pot fi observate.

Noul algoritm nu se adreseaza acelui tip de fizica folosit pentru descoperirea faimosului boson Higgs, ci pentru domeniul fizicii care se ocupa de interactiunea componentelor de baza ale materiei, quarcii.

Comentand pe acest subiect, Tara Shears, specialist in fizica particulelor la CERN si profesor la Universitatea din Liverpool, a aratat ca algoritmul ar putea fi extrem de util pentru a ne da, automat, „cele mai multe informatii despre ceea ce vrem sa studiem – Higgs, materia intunecata, antimateria s.a.m.d. Algoritmul retinei artificiale arata ca si cum ar putea sa faca asta fara nicio problema”.

„Cand detectoare noastre realizeaza aceste instantanee ale ciocnirilor – pentru noi e ca imaginea pe care ochiul o vede iar creierul o scaneaza si o interpreteaza; incercam sa codificam acele reguli intr-un algoritm pe care sa il rulam pe computere care fac automat aceasta treaba pentru noi”, explica prof. Tara Shears.

„Cand activitatea LHC va continua (…) vom incepe sa operam cu un fascicul mai intens de protoni, obtinand o rata mult mai mare de date, astfel incat problema trecerii prin informatii in cautarea a ceea ce avem nevoie devine cu adevarat presanta”, a adaugat ea.

„Algoritmul retinei articiale este unul dintre cei mai recenti pasi in misiunea noastra (de a intelege Universul – n.red.), si este foarte bine, face munca realizata in mod obisnuite de banci vaste de computere”, continua Tara Shears.

Algoritmul a fost dezvoltat avand in vedere modernizarea LHC din 2020, ceea ce va permite coliziuni si mai puternice de atat.