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宇宙学家最近给AI出了一道考题:先让它把教科书读透,再放它出去找教科书之外的新发

宇宙学家最近给AI出了一道考题:先让它把教科书读透,再放它出去找教科书之外的新发现。结果AI翻了车,而且翻得很有规律。

这项研究本月初发表在《宇宙学与天体粒子物理杂志》上。普林斯顿大学和熨斗研究所的团队训练了一个神经网络,喂给它的教材是宇宙学标准模型的模拟数据。这套主流理论叫ΛCDM,大意是宇宙里只有约5%是普通物质,27%是暗物质,剩下68%是推着宇宙加速膨胀的暗能量。过去二十多年,它解释观测数据的成绩好得惊人。

可没人觉得这就是终点。暗物质和暗能量到底是什么,至今没有答案。中微子的质量、暗能量会不会随时间变化、引力在超大尺度上要不要修正,每一条线索背后都可能藏着标准模型之外的新物理。

麻烦在于,验证任何一个新想法都贵得吓人。宇宙学家得先在计算机里造出一批假宇宙,按理论生成星系的分布,再拿去和望远镜拍到的真实宇宙对比。成百上千次计算和模拟翻来覆去地跑,一跑就是几个月甚至几年。标准模型尚且如此,那些加了新物理的扩展模型,模拟起来更烧钱。

于是团队想到了AI圈一个现成的招数:迁移学习。道理和人差不多,学过钢琴的人再学电子琴,上手就快,因为乐理是通的。让AI先在标准模型的模拟里练熟基本功,再去研究扩展模型,按理说能省下重新跑海量模拟的开销。

前半段确实顺利。靠着更少、更便宜的模拟,AI就把标准模型理解得不错。省钱的目标,算是摸到了边。

问题出在后半段。当新物理在数据里留下的痕迹,和AI学过的某种已知效应长得太像时,它开始犯一种很人性的错误:先入为主。

宇宙里两种完全不同的物理过程,可能在数据里印出相似的图案。AI分不清,就直接掏出旧课本,用学过的知识把新信号解释掉了。一个接诊过一万个感冒病人的老医生,遇到症状像感冒的罕见病,第一反应还是开感冒药。新物理的线索,就这样从它指缝里漏了出去。

这种现象有个学名,叫负迁移。在论文合作者、宇宙学家拜尔(Adrian Bayer)看来,这个结果反而有价值:AI出错并非随机乱错,错的方向恰恰集中在新旧物理在数据上纠缠不清的地方。换成人话,它带着既有知识进入新任务时,可能也会把相应的偏见一并带进去。搞清楚这些知识什么时候帮忙、什么时候帮倒忙,AI才能真正在宇宙学里挑大梁。

拜尔的态度也很务实:迁移学习能给AI一个强劲的起跑,让科学家检验比过去多得多的宇宙猜想,前提是人得盯紧它到底把什么从旧任务带进了新任务。加速和理解,必须一起来。

下一步,团队打算把实验搬进更接近真实的场景,往数据里加上星系形成的不确定性、巡天观测的遮挡和噪声,看AI在更脏的数据面前还剩几分功力。他们还想画出一张清单:宇宙学里哪些问题最适合交给迁移学习,哪些问题它一碰就偏。

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图为本研究使用的 Quijote 模拟中的两张图像,展示了同一宇宙区域在不同宇宙学模型下的对比,图源:Francisco Villaescusa-Navarro

信源:Lee, Gayoung. "AI Learned How the Universe Works—and That Created an Unexpected Problem for Physicists." Gizmodo, 11 June 2026