وقد حاول العلماء لمواد الكم، أي تلك التي لها النظام النسبي في المستوى ما تحت الذري للأجهزة الإلكترونية وأجهزة الكمبيوتر الكم والموصلات الفائقة. العديد من خصائص المواد الكم، وذلك بفضل تحدث على أصغر المادية الحجم، ميكانيكا الكم البدنية الكاملة. بعض المواد، مثل المواد المغناطيسية المعقدة، والمواد الكم ان تكون مشتركة، يمكن للعلماء دراسة هذه المواد، من أجل فهم أفضل للمواد الكم، والقدرة على فهم وجودها في عدد من التشكيلات الإلكترونية المختلفة.

ومع ذلك، فهم التفاعلات المعقدة والمواد المغناطيسية الكم يتطلب أساليب البحث صارمة. واحدة من هذه الطريقة هي تشتت النيوترونات، في هذا الأسلوب، فإنه يشار إلى جسيمات محايدة من المواد تشتت النيوترونات، وكشف عن الخصائص المجهرية لها المتولدة من التفاعل. ومع ذلك، كما تبين، حتى بالنسبة للخبراء من ذوي الخبرة، وإعادة بناء هيكل وخصائص المواد يتحدى أيضا. وزارة الخارجية الأميركية مختبر أوك ريدج الوطني للطاقة (ORNL) العلماء، وأول استخدام الذكاء الاصطناعي (AI) للبحث عن أنماط في البيانات تشتت النيوترونات، يمكن لهذه الأنماط يؤدي إلى فهم فيزياء الكم أو معقدة داخل المواد المغناطيسية.

في مختبر أوك ريدج الوطني للمبادرة مواد الكم، من قبل رئيس آلان تينانت أدى، تدريب فريق البحث على الشبكة العصبية الاصطناعية (ANN)، لشرح نجاح النيوترون جسيمات النيوترونات المصدر (SNS) نثر البيانات التجريبية التي المقدمة للشبكة في أوك ريدج قيادة الحوسبة مرافق النظام (OLCF)، وتنفيذ البيانات تشتت النيوترونات المحاكاة لتدريب الشبكة، بما في ذلك وقف تشغيل مركز كراي XK7 تيتان. كان تيتان واحدة من آلة أقوى، حتى بعد تقاعده في الخريف الماضي، أنها مستمرة في تقديم اكتشاف جديد للمجتمع العلمي.

سابقا، عندما نفعل التجربة، ليس تماما تأكد من الحصول على النتيجة الصحيحة، مع هذه الشبكة العصبية، يمكن الإجابة بثقة، لأن هذه الشبكة يجب أن يخضع لتدريب مكثف. في جميع الحالات قد تواجهها، وأنه يمكن إيجاد الحل الأمثل. الشبكة العصبية يمكن أن تكشف عن معلومات جديدة حول تجارب تشتت النيوترونات الحالية، وحتى في التجارب المستقبل الذي أفضل ما يفضي إلى تشغيل. الدراسة التي نشرت في مجلة "الطبيعة للاتصالات"، وفريق البحث ما زال مستمرا OLCF من 200petaflop IBM AC922 عمل القمة، التي تعد واحدة من أقوى الحواسيب الفائقة في العالم.

ما وراء الإنسان

عندما العلماء في تشتت النيوترونات التجارب SNS، يجب أن تأخذ في الاعتبار عدد الحالات الممكنة قد تشكل نمط نثر. المتناثرة فك النيوترونات من المواد لا يزال لغزا، والناس قد اعتمدوا على أشخاص لديهم خبرة واسعة في البيانات تشتت النيوترونات على التقليدية لتحديد افتراضات قابلة للحياة عن هيكل من المواد بناء على ما يرونه وضع نثر. هذه التجارب والباحثين، ومادة واحدة قد تكون هاميلتون عموما (وصفا كاملا لطبيعة التعبير عن مادة الطاقة) من أجل التوصل إلى عدد من السيناريوهات المختلفة. لكنها لا يمكن أن يفسر سبب كل فرد، لا سيما في مثل هذا الجليد المواد تدور.

مغناطيسية تدور النظير الجليد، تعتبر الدولة المغناطيسية الغريبة، في هذه الحالة، يمكن أن تكون معزولة في القطبين الشمالي والجنوبي وعملية مستقلة، وهي ليست قادرة على القيام مغناطيس أخرى. ومع ذلك، تحديد التفاعلات المحتملة من هذه المواد وقد ثبت أن تكون صعبة للغاية. تدريب الشبكة العصبية الاصطناعية (ANN) هو الحل الممكن، بل هو آلة التعلم والبيانات يمكن تحليل أنماط بطريقة مماثلة للمخ البشري والشبكات العصبية تشغيل. سوف بشرية يتعرض أبدا كل الحالات، لأن هناك دائما المواقف التي لم يفكر في. ولكن جهاز كمبيوتر ولكن يمكن أن يكون مئات الآلاف من الحالات، ويمكن تلخيص المعلومات للعلماء.

ولذلك، أصبح الكمبيوتر يمكن الاعتماد عليها إلى حد ما. تم تدريب التشفير التلقائي فريق (أ استخداما الاصطناعي العصبي ضغط الشبكة وإعادة بناء صورة) لاستخدام أكثر من 50 مليار حسابات تم تدريب الموارد الخارقة OLCF OLCF وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ويقع هيئة مكتب منشأة المستخدم العلمية ORNL ل. أكثر من البشر يمكن محاكاة للتحقق من مكان الحادث، وجدنا الشبكة العصبية الاصطناعية لتصفية التجارب الضوضاء، إلا أن معظم المعلومات المهمة المستخلصة من البيانات نثر الأصلي لإعادة بناء هيكل من المواد. الكمبيوتر يمكن أن تفعل عشرة آلاف نموذج، بدلا من أن يكون الإنسان يمكن أن تفعل سوى بسيط حوالي 100.

استنادا الزجاج المادي الكم

الباحثون في تدريبهم، قد يكون ANN البيانات نثر التجريبية التناظرية أداة تسجيل البيانات وSNS كوريلي مقارنة، كوريلي أداة تهدف للكشف عن المواد المختلين مثل الزجاج. ANN التقاط البيانات بدقة المواد Dy2Ti2O71024 موقعا، Dy2Ti2O7 الجليد تدور، وكان الزجاج مثل العقارات في درجات الحرارة المنخفضة. هذه المواد هي مناسبة للدراسة، لأنه يمكنك استخدام الرياضيات مذهلة لفهم ذلك، يمكن للمختبر أوك ريدج الوطني أن يكون مكان حقيقي للبحوث هذه المواد المعقدة.

تحليل ومحاكاة حساب إجراء المزيد من الدراسات باستخدام بيانات ORNL والعلمية والبيئية (قادش) ونظام OLCF. بعد تدريب شبكة من البث التناظري الى وضع اللمسات الاخيرة على هاملتون نموذج لوصف المواد المغناطيسية، بما في ذلك إلى شيء مماثل على الزجاج. الآن الفريق هو أعمق القمة على تدريب الشبكة العصبية لمعرفة المزيد عن مادة الزجاج الكم. جميع التناظرية الانتهاء سبيل المثال OLCF من التدريب المطلوب، مع مؤتمر القمة، يمكنك تشغيل الشبكة العصبية إلى وسيلة أكثر تفاعلية لاستكشاف المزيد من المجهول.

الديباج بارك | البحوث / من: مختبر أوك ريدج الوطني

مجلة إشارة "طبيعة الاتصالات"

الديباج بارك | علوم والتكنولوجيا والبحوث والعلوم

الديباج الانتباه [بارك] لرؤية أكثر واسع الفضاء الأميركية والعلوم للملاحة الفضائية