L'intelligenza artificiale entra nei laboratori del CERN

Le prossime nuove particelle elementari potrebbero essere scoperte dall’Intelligenza Artificiale.

I fisici dell’ LHC di Ginevra stanno infatti per lanciare un concorso dedicato a tutti gli esperti di informatica del mondo, che ha per obiettivo lo sviluppo di un sistema di AI in grado di analizzare con precisione ed efficacia il materiale prodotto dagli scontri tra protoni che avvengono all’interno dell’acceleratore.

Particelle impazzite. L'interno dell’LHC è simile a un flipper in scala subatomica: quando due fasci di protoni vengono fatti scontrare tra loro si registrano più di 40 milioni di collisioni al secondo e ogni urto produce migliaia di nuove particelle che si irradiano in ogni direzione.

L’interno del Collider è rivestito da milioni di sensori di silicone disposti su diversi strati, come la buccia di una cipolla. Ogni volta che vengono attraversati da una particella si accendono producendo un frammento di informazione.

Le collisioni vengono registrate solo quando producono particelle potenzialmente interessanti. In questi casi vengono raccolte le migliaia di informazioni provenienti dagli scontri di 10 o 20 diverse coppie di protoni.

Tutti questi dati vengono analizzati in tempo reale per permettere ai supercomputer dell’ LCH ricostruire digitalmente le tracce degli scontri. Dato che le collisioni avvengono a velocità prossime a quella della luce, non è infatti possibile registrare “in diretta” questo tipo di eventi.

Quando i dati sono troppi. Le prossime evoluzioni dell’LHC permetteranno di far scontrare tra loro fino a 200 protoni: ciò significa che la mole di informazioni che dovrà essere raccolta ed analizzata in tempo reale sarà molto più grande e le tecnologie attualmente utilizzate dai fisici non saranno abbastanza veloci.

Ecco perché gli scienziati hanno deciso di puntare sull’intelligenza artificiale. Sistemi di AI opportunamente addestrati dovrebbero essere in grado di ricostruire le tracce degli scontri molto più velocemente di quanto possibile oggi.

Da questa intuizione è nato TrackML Challenge: un concorso per esperti di AI e machine learning che mette in palio tre premi da $12.000, $8.000 e $5.000.

Gli aspiranti vincitori avranno a disposizione 400 GB di dati generati in passato dall’LHC. Dovranno utilizzarli per costruire un sistema di Intelligenza Artificiale in grado di ricostruire in maniera efficiente, precisa e veloce le tracce degli scontri.

Dal punto di vista informatico, quello proposto da TrackML Challenge è un tipico problema di classificazione di grandi quantità di dati. A renderlo così interessante è il fatto che sia proposto dall’LHC.

E infatti la sfida è stata raccolta da più 1.800 team provenienti da università, centri di ricerca e aziende di tutto il mondo.

Si tratta comunque di un compito incredibilmente complesso perchè richiede la ricostruzione delle tracce elicoidali lasciate dalle particelle in decadimento.

Una nuova informatica. Secondo Cécile Germain, computer scientist presso l’Università di Orsay (Parigi), il vincitore si avvarrà di tecnologie simili a quelle che nel 2016 hanno permesso all’AI di battere, per la prima volta, un campione umano di GO.

Per esempio il rinforzo positivo, nel quale l’AI procede per tentativi ed errori in base al “premio” che riceve per ogni volta che risolve correttamente un problema.

Ma la Germain non esclude anche il ricorso a qualcosa di più innovativo, per esempio il ricorso a computer quantisitici o neuromorfici, in grado cioè di simulare i processi cognitivi del cervello umano.