भौतिकशास्त्रातली शंभर वर्षांपासूनची कोडी सुटली अवघ्या सेकंदात!

विज्ञान जगतात एक ऐतिहासिक घटना घडली आहे. अमेरिकेतील युनिव्हर्सिटी ऑफ न्यू मेक्सिको आणि लॉस अलामोस नॅशनल लॅबोरेटरीच्या संशोधकांनी THOR (थोर) नावाची एक नवी कृत्रिम बुद्धिमत्ता (AI) आधारित संगणकीय प्रणाली विकसित केली आहे, जी सांख्यिकीय भौतिकशास्त्रातील सर्वात कठीण समस्यांपैकी एक सोडवण्यासाठी तयार करण्यात आली आहे. ही समस्या म्हणजे पदार्थाच्या आत अणू एकमेकांशी कसे वागतात, याचे अचूक गणन करणे. गेल्या शंभर वर्षांपासून शास्त्रज्ञांना हे काम करणे जवळपास अशक्य वाटत होते.

‘कॉन्फिगरेशनल इंटिग्रल’: शंभर वर्षांची अशक्य समस्या

या समस्येला ‘कॉन्फिगरेशनल इंटिग्रल’ म्हणतात, जे विविध दाब आणि तापमानात पदार्थ कसे वागतात, हे सांगते. UNM चे प्राध्यापक दिमित्री पित्सेर यांच्या मते, “पारंपारिकपणे हे थेट सोडवणे अशक्य मानले जात होते, कारण या गणनेत हजारो परिमाणे असतात. शास्त्रीय संगणन तंत्रांना आधुनिक सुपर कॉम्प्युटर वापरूनही विश्वाच्या वयापेक्षा अधिक वेळ लागला असता.” म्हणजेच हे गणन कधीही पूर्ण होणे व्यावहारिकदृष्ट्या अशक्य होते.

THOR म्हणजे काय?

THOR चे पूर्ण नाव आहे- Tensors for High-dimensional Object Representation. ही प्रणाली टेन्सर नेटवर्क अल्गोरिदम आणि मशीन लर्निंग मॉडेल्सचा एकत्रित वापर करते. अवाढव्य गणिती डेटासेटला लहानलहान जोडलेल्या घटकांच्या साखळीत रूपांतरित करून ती हे जड गणन शक्य करते. शिवाय, THOR ने ‘टेन्सर ट्रेन क्रॉस इंटरपोलेशन’ नावाची विशेष गणिती रणनीती वापरून पदार्थातील क्रिस्टल सममिती ओळखून गणन अधिक जलद केले.

400 पट वेगवान, तीच अचूकता

फिजिकल रिव्ह्यू मटेरियल या प्रतिष्ठित जर्नलमध्ये प्रकाशित झालेल्या या संशोधनानुसार, THOR AI ने पारंपारिक सिम्युलेशनपेक्षा तब्बल 400 पट अधिक वेगाने गणन केले आणि अचूकतेशी कोणतीही तडजोड केली नाही. तांबे (Copper), उच्च दाबाखाली क्रिस्टलीय आर्गॉन, आणि टिनच्या घन फेज संक्रमणावर THOR ची चाचणी घेण्यात आली आणि प्रत्येकवेळी लॉस अलामोस लॅबच्या सर्वोत्तम सिम्युलेशनशी जुळणारे निकाल मिळाले, पण 400 पटींनी कमी वेळात.

संशोधकांची प्रतिक्रिया

या संशोधनाचे प्रमुख लेखक आणि लॉस अलामोस शास्त्रज्ञ डक ट्रूओंग म्हणाले, “हा शोध शंभर वर्षांच्या जुन्या सिम्युलेशन पद्धती आणि अंदाजांची जागा प्रत्यक्ष गणनेने घेतो. THOR AI मुळे जलद शोध आणि पदार्थांची सखोल समज यांचे दरवाजे उघडले आहेत.” लॉस अलामोसचे वरिष्ठ AI शास्त्रज्ञ बोएन अलेक्झांड्राव यांनी सांगितले की, अत्यंत दाब किंवा फेज संक्रमण असलेल्या परिस्थितींमध्ये अणूंचे थर्मोडायनामिक वर्तन अचूकपणे समजणे धातूशास्त्र आणि सांख्यिकीय यांत्रिकी या दोन्ही क्षेत्रांसाठी अत्यंत महत्त्वाचे आहे.

भविष्यातील क्षमता

भौतिकशास्त्राच्या पलीकडे जाऊन, THOR मुळे जटिल क्वांटम घटनांचा अभ्यास, रसायनशास्त्रातील उत्प्रेरकांची रचना, आणि अधिक शाश्वत औद्योगिक प्रक्रियांचा विकास शक्य होऊ शकतो. मिश्रधातू, अतिवाहक (superconductors), अत्यंत परिस्थितीसाठी योग्य पदार्थ आणि ऊर्जाविषयक नवीन साहित्यनिर्मितीला याचा मोठा फायदा होण्याची शक्यता आहे. THOR प्रकल्प आता GitHub वर खुलेपणाने उपलब्ध करण्यात आला आहे, जेणेकरून जगभरातील संशोधक त्याचा वापर आणि विकास करू शकतील.

(लेखक विक्रांत पाटील ज्येष्ठ पत्रकार आणि संगणक जगताचे अभ्यासक आहेत.)