Один из самых амбициозных нейтринных экспериментов в мире — Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) — готовится к работе под землей на глубине мили в Южной Дакоте. Но главная новость не в масштабах детектора, а в том, что охотиться на неуловимые частицы будет искусственный интеллект. Ученые разрабатывают системы, которые научатся сортировать потоки данных, распознавать нейтринные взаимодействия, фиксировать вспышки сверхновых и даже самостоятельно диагностировать неисправности внутри детектора.
Нейтрино — одни из самых неуловимых частиц во Вселенной. Каждую секунду через наши тела проходят триллионы таких частиц, но взаимодействуют они настолько редко, что для их регистрации нужны гигантские детекторы. В DUNE это огромные камеры, заполненные 17 тысячами тонн жидкого аргона при температуре около минус 185 °C. Когда нейтрино сталкивается с атомом аргона, оно оставляет микроскопический след — каждый раз это несколько частиц, оставляющих цепочки треков. Ученым предстоит расшифровывать эти картины, чтобы понять, где произошло столкновение, какие частицы родились и какую энергию несло исходное нейтрино. Объем данных будет колоссальным: эксперимент будет генерировать петабайты информации, и традиционные методы анализа с этим справляются всё хуже.
Именно здесь на помощь приходит машинное обучение. В DUNE оно способно работать сразу по нескольким направлениям. Во-первых, анализировать снимки взаимодействий почти в реальном времени — они будут настолько детальными, напоминая по качеству фотографии, что ручной разбор займет слишком много времени. Во-вторых, искать взрывы сверхновых: когда массивная звезда коллапсирует, нейтрино достигают Земли раньше света. ИИ сможет засечь характерный всплеск, сохранить данные о событии (за 10 секунд до и 100 секунд после) и дать астрономам раннее предупреждение, чтобы они успели навести телескопы на умирающую звезду.
Кроме того, нейросети научат следить за здоровьем самого детектора — тысячи компонентов, работающих под землей, нуждаются в постоянном мониторинге. ИИ сможет искать в записях решений предыдущих проблем и подсказывать инженерам, как действовать, а в перспективе — предсказывать сбои до их возникновения.
В эксперименте участвуют более 1500 ученых и инженеров из 35 стран и ЦЕРНа. И если новые системы оправдают ожидания, DUNE станет не просто нейтринной обсерваторией, а образцом того, как ИИ помогает управлять сложнейшими экспериментами и находить редчайшие сигналы в океане данных.
Читать еще: Ученые получили доказательства существования новой формы материи — глюбола