L'IA peut-elle proposer de nouvelles théories sur les fondements de l'univers à partir des vastes données collectées par l'humanité ?

Avec l'humanité accumulant des volumes sans précédent de données astrophysiques et de physique des particules, les outils d'intelligence artificielle pourraient-ils inspirer des cadres entièrement nouveaux pour la structure de l'univers—au-delà de la portée des modèles standards actuels ? Bien que l'IA excelle dans le tri des signaux et la détection des corrélations, elle n'a pas encore produit, par elle-même, une théorie cosmologique révolutionnaire qui rivalise avec la profondeur de la mécanique quantique ou de la relativité générale.

Background

Les travaux récents en cosmologie computationnelle ont montré que l'apprentissage profond peut reconstruire des cartes de matière noire à partir d'enquêtes de lentilles faibles et que des algorithmes de régression symbolique peuvent redécouvrir les lois de Kepler ou la loi d'Ohm directement à partir de données de séries temporelles, démontrant que l'IA peut retrouver ou interpoler la physique connue lorsqu'elle reçoit des entrées propres et de haute qualité (Nature 594, 2021 ; PRX 12, 2022). En physique des particules, des autoencodeurs à réseaux de neurones compressent les événements au niveau des détecteurs en espaces latents de faible dimension et signalent les anomalies qui ne correspondent pas au Modèle Standard (Nature 600, 2021). Des techniques similaires ont été appliquées à des simulations de formation des galaxies, identifiant des caractéristiques subtiles dans la fonction de masse stellaire-halo qui corrèlent avec les processus de rétroaction baryonique (MNRAS 511, 2022). Des projets comme le Dark Energy Survey, le Large Synoptic Survey Telescope et le Square Kilometre Array devraient fournir des catalogues multi-petaoctets au cours de la prochaine décennie, élargissant l'espace de recherche pour les lois physiques émergentes (arXiv:2303.08151). Malgré ces succès, les tentatives d'utiliser l'IA pour postuler des théories fondamentalement nouvelles — comme modifier la gravité à des échelles cosmologiques sans invoquer l'énergie noire ou réconcilier la théorie quantique des champs avec la relativité générale via des flux de groupe de renormalisation pilotés par les données — restent spéculatives et n'ont pas encore produit une seule théorie qui résiste à un examen expérimental indépendant (Living Reviews in Relativity, 26:3, 2023).