አንድ የሥነ ፈለክ ፊዚክስ ተመራማሪ ጥቁር ጉድጓዶችን ለማስመሰል Codexን እንዴት ይጠቀማል?

በጥቁር ጉድጓድ ዙሪያ ያለው የስበት ኃይል እጅግ ከፍተኛ በመሆኑ፣ ማንኛውም ነገር በቂ ርቀት ከቀረበው በኋላ ማምለጥ አይችልም፤ ብርሃን እንኳን። እንደ ቺ-ክዋን ቻን ያሉ የሥነ ፈለክ ፊዚክስ ተመራማሪዎች ጥቁር ጉድጓዶችን በኮምፒውተር ማስመሰያዎችና በምልከታዎች ያጠናሉ። ሆኖም አሁን ያሉት አልጎሪዝሞችና የኮምፒውተር የስሌት አቅም እነዚህ ማስመሰያዎች እውነታውን ምን ያህል በትክክል ሊወክሉ እንደሚችሉ ይገድባሉ።

በአሪዞና ዩኒቨርሲቲና በስቴዋርድ የሥነ ፈለክ ምልከታ ማዕከል ተመራማሪ የሆነው ቻን፣ በCodex እገዛ ለዚህ ችግር መፍትሔ እየፈለገ ነው።

የአንስታይንን አጠቃላይ የአንጻራዊነት ንድፈ ሐሳብ ለመፈተሽ ከሚመቹ ስፍራዎች መካከል ጥቁር ጉድጓዶች ዋነኞቹ እንደሆኑ ይናገራል። ይህ ንድፈ ሐሳብ በአሁኑ ጊዜ ስለ ስበት ካሉን ማብራሪያዎች ሁሉ የተሻለው ነው። በዚህ መሠረት፣ ስበት አካላትን እርስ በርስ የሚስብ ኃይል ሳይሆን፣ ጅምላና ኃይል የሕዋና ጊዜን መዋቅር በማጣመማቸው የሚፈጠር ውጤት ነው።

ቻን በ2019 የመጀመሪያውን የጥቁር ጉድጓድ ምስል ይፋ ያደረገው ዓለም አቀፍ የክስተት አድማስ ቴሌስኮፕ (EHT) ትብብር አባል ነው። ቡድኑ በአሁኑ ጊዜ እጅግ ግዙፍ ጅምላ ያለውን ጥቁር ጉድጓድ የሚያሳይ የመጀመሪያ ቪዲዮ ለማዘጋጀት፣ በM87 ጋላክሲ ማዕከል ባለው ጥቁር ጉድጓድ ላይ ትኩረት በማድረግ የምልከታ መረጃዎችን እየሰበሰበ ነው። 

ሆኖም ምልከታዎችን ወደ ሳይንሳዊ ግንዛቤ ለመቀየር፣ እጅግ ብዙ መረጃ ማቀናበር፣ መጠነ ሰፊ የኮምፒውተር የሥራ ሂደቶችን መጠቀም፣ እንዲሁም በጽንፈ ዓለም ውስጥ በእጅግ ከባድ ሁኔታዎች የሚከሰቱ አንዳንድ ፊዚካዊ ክስተቶችን ሊወክሉ የሚችሉ ማስመሰያዎች ያስፈልጋሉ።

ብርሃን ከጥቁር ጉድጓድ ማምለጥ ስለማይችል፣ ሳይንቲስቶች በምትኩ በዙሪያው ያለውን የክስተት አድማስ የሚባለውን ክልል ያጠናሉ። ይህ ቁስ አልፎት ከገባ በኋላ ማምለጥ የማይችልበት ድንበር ነው። «አንዴ ካለፉት መመለስ የማይቻልበት ወሰን ነው» ይላል ቻን። ከዚህ ድንበር ወዲያው ውጭ እየተሽከረከረ ያለው ቁስ፣ የሥነ ፈለክ ፊዚክስ ተመራማሪዎች ሊያዩት፣ ሊለኩትና በኮምፒውተር ሊያስመስሉት የሚችሉትን ብርሃን ያመነጫል። 

EHT በ2019 ይፋ ያደረገው ምስል፣ በክስተት አድማሱ አቅራቢያ በሚያበራ ፕላዝማ መካከል ያለውን የጥቁር ጉድጓድ ጥላ አሳይቷል። ቻን፣ ቡድኑ የምልከታ መረጃዎቹን ለመተንተን የተጠቀመባቸውን የማስመሰያና የኮምፒውተር ስሌት መሣሪያዎች ለማዘጋጀት አግዟል። ከዚያ ወዲህ፣ ቡድኑ ከማይንቀሳቀሱ ምስሎች ወደ ቪዲዮ ለመሸጋገር እየሠራ ባለበት ወቅት፣ ቻንና የሥራ ባልደረቦቹ መሣሪያዎቻቸውንና የምልከታ አቅማቸውን ማሻሻል ቀጥለዋል።

ከጥምዝምዝ እንቅስቃሴ የሚነሳውን ችግር መፍታት

ለቻንና ለቡድኑ ከሚያጋጥሟቸው ትልልቅ እንቅፋቶች አንዱ፣ በጥቁር ጉድጓዶች ዙሪያ ያለውን ፕላዝማ በስሌት መወከል ነው። ፕላዝማ የኤሌክትሪክ ክፍያ ካላቸው ኤሌክትሮኖችና አየኖች የተዋቀረ፣ እጅግ የጋለ ቁስ ነው።

በብዙ ማስመሰያዎች ውስጥ፣ ሳይንቲስቶች ፕላዝማን እንደ ፈሳሽ በመውሰድ ስሌቱን ያቀላሉ። በጥቁር ጉድጓድ ዙሪያ ያለውን እንቅስቃሴም በደንብ በሚታወቁ እኩልዮሾች ይወክላሉ። ይህ ዘዴ፣ ኤሌክትሮኖችና አየኖች ያለማቋረጥ እርስ በርስ በሚጋጩበት ከፍተኛ ጥግግት ባለው ፕላዝማ ውስጥ በአንጻራዊነት ጥሩ ውጤት ይሰጣል። 

ነገር ግን ቻንና ባልደረቦቹ በሚያጠኗቸው እጅግ ግዙፍ ጅምላ ባላቸው ጥቁር ጉድጓዶች አቅራቢያ፣ አንዳንድ ክልሎች እጅግ ይግላሉ፣ ቅንጣቶቻቸውም በጣም ይበተናሉ። በዚህም የተነሳ ቅንጣቶቹ እርስ በርስ የሚገናኙት እጅግ አልፎ አልፎ ነው። «በተግባር እርስ በርስ አይጋጩም» ይላል። በምትኩ፣ ቅንጣቶቹ በአብዛኛው በመግነጢሳዊ መስክ መስመሮች ዙሪያ በጥምዝምዝ መንገድ ይንቀሳቀሳሉ። 

ይህን ባህሪ በስሌት በትክክል ለመወከል፣ ተመራማሪዎች በጥቁር ጉድጓድ ዙሪያ በፍጥነት በጥምዝምዝ መንገድ የሚንቀሳቀሱ ትሪሊዮኖች የሚቆጠሩ ኤሌክትሮኖችንና አየኖችን መከታተል ያስፈልጋቸዋል። የተለመዱ ማስመሰያዎች እያንዳንዷን ጥቃቅን ዙር ማስላት አለባቸው። ይህም ኮምፒውተሮች ስሌታቸውን እጅግ በአጫጭር የጊዜ እርምጃዎች እንዲያካሂዱ ያስገድዳቸዋል።

በዚህም ምክንያት፣ በዓለም ላይ እጅግ ፈጣን የሆኑ ኮምፒውተሮች እንኳን፣ ሳይንቲስቶች በእርግጥ ማጥናት የሚፈልጉትን መጠነ ሰፊ ባህሪ ከማስመሰል ይልቅ፣ አብዛኛውን ጊዜያቸውን እነዚህን እጅግ ጥቃቅን የቅንጣቶች እንቅስቃሴዎች በማስላት ሊያሳልፉ ይችላሉ።

«ለአሥርተ ዓመታት፣ ይህ ችግር የጥቁር ጉድጓድ ፕላዝማን ከእውነታው ጋር ምን ያህል አቀራርበን ማስመሰል እንደምንችል ገድቦናል» ይላል ቻን።

የተሻለ ዲጂታል አምሳያ ለመገንባት AIን መጠቀም

ቻን፣ አዳዲስ የሒሳብ ዘዴዎች ከእነዚህ ገደቦች አንዳንዶቹን ለማለፍ ሊረዱ እንደሚችሉ ገምቶ ነበር። መሠረታዊው ሐሳብ፣ ማስመሰያው የቅንጣቶችን እንቅስቃሴ የሚከታተልበትን የሒሳብ ዘዴ መቀየር ነበር። በዚህም ኮምፒውተሩ እያንዳንዷን ጥቃቅን ጥምዝምዝ በቀጥታ መከታተል አያስፈልገውም።

«ነገር ግን ሊሠሩ የሚችሉ ሁሉንም የሒሳብ አማራጮች በእጅ ማስላትና መመርመር እጅግ ብዙ ጊዜ ይወስድ ነበር» ይላል ቻን። ስለዚህ፣ ሊሠሩ የሚችሉ አልጎሪዝሞችን ለማውጣትና ከታወቁ መፍትሔዎች ጋር በማነጻጸር ለመፈተሽ የCodexን እገዛ ጠየቀ።

Codex ሊሠሩ የሚችሉ ብዙ አቀራረቦችን አቀረበ፤ ሁሉም ግን ትክክል አልነበሩም። «ግን ያ ችግር የለውም» ይላል ቻን። «አብዛኞቹ ሳይንሳዊ ሐሳቦች አይሳኩም። ዋናው ነገር እነዚህን አልጎሪዝሞች መፈተሽ መቻሉ ነው። አንዴ የሚሠራ አልጎሪዝም ካገኙ፣ ከዚያ በፊት የማይቻሉ የነበሩ የማስመሰል ሂደቶችን ማካሄድ ሊያስችል ይችላል።» 

አንዳንድ የAI ሥርዓቶች መደምደሚያቸው ላይ ለመድረስ የተከተሏቸውን ደረጃዎች ሳያሳዩ ውጤት ሊሰጡ ይችላሉ። የቻን ቡድን ግን Codexን የሚጠቀመው፣ ራሳቸው ሊመረምሯቸው፣ ሊፈትሿቸውና ፊዚካዊ ትርጉማቸውን ሊረዱ የሚችሉ የቁጥር ስሌት ዘዴዎችን እንዲያቀርብና እንዲተገብር ለማድረግ ነው።

ትልልቅ የቋንቋ ሞዴሎች አሁንም ስህተቶችን ይሠራሉ፤ ብዙ ሳይንቲስቶችም AIን በምርምር ውስጥ ለመጠቀም ጥንቃቄ ያደርጋሉ። ቻን ግን፣ ሳይንሳዊ ሐሳቦችን በጥብቅ መፈተሽ ስለሚቻል፣ ሳይንስ ለዛሬዎቹ የAI ሥርዓቶች ከሁሉ የተሻሉ የአጠቃቀም መስኮች አንዱ ሊሆን እንደሚችል ያምናል።

«አንድ ሐሳብ ከአንስታይን፣ ከጎበዝ ተማሪ ወይም ከAI ሞዴል ስለመጣ ብቻ አንቀበለውም» ይላል። «የምንቀበለው በተደጋጋሚ ከፈተሽነው በኋላ ብቻ ነው።»

ቻን AIን፣ ተመራማሪዎች ብዙ ሐሳቦችን እንዲመረምሩ፣ በፍጥነት እንዲፈትሿቸውና አዳዲስ ግኝቶችን እንዲያፋጥኑ የሚረዳ መሣሪያ አድርጎ ይመለከተዋል። ይህም ሲደረግ፣ ውጤቶችን ማረጋገጥና ሙከራዎችን በመድገም ተመሳሳይ ውጤት ማግኘት መቻል መሠረት መሆናቸው ይቀጥላል።

ቻን በCodex እገዛ እየፈተሻቸው ያሉት አቀራረቦች ከተሳኩ፣ አዲሶቹ አልጎሪዝሞች ውሎ አድሮ ሳይንቲስቶች በጥቁር ጉድጓዶች ዙሪያ ያሉ ትሪሊዮኖች የሚቆጠሩ ቅንጣቶችን በኮምፒውተር እንዲያስመስሉ ሊያስችሏቸው ይችላሉ። ይህም ተመራማሪዎች ለአሥርተ ዓመታት ማጥናት ያልቻሏቸውን ፊዚካዊ ክስተቶች እንዲመረምሩ ያስችላቸዋል።