AI Temukan Hukum Fisika Baru di Materi Keempat

Fisikawan Universitas Emory membuktikan bahwa AI bukan sekadar alat analisis data, melainkan mampu menemukan hukum fisika yang belum pernah diketahui manusia. Menggunakan neural network khusus yang dilatih dengan data eksperimen plasma berdebu, tim peneliti berhasil mengoreksi asumsi teori fisika yang sudah bertahan puluhan tahun dengan akurasi lebih dari 99%. Penemuan yang dipublikasikan di jurnal PNAS ini membuka jalan bagi AI integrator Indonesia dan komunitas sains global untuk mengungkap misteri sistem kompleks lainnya.

Neural Network Koreksi Teori Fisika Puluhan Tahun

Studi yang dipublikasikan di Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) ini menggabungkan neural network yang dirancang khusus dengan pengukuran laboratorium dari plasma berdebu, sejenis gas terionisasi yang mengandung partikel-partikel berinteraksi. Berbeda dari penggunaan AI pada umumnya yang fokus pada analisis data atau prediksi, riset ini menggunakan AI untuk menemukan hukum fisika yang sebelumnya tidak diketahui.

"Kami membuktikan bahwa AI bisa digunakan untuk menemukan fisika baru," kata Justin Burton, profesor fisika eksperimental di Emory dan salah satu penulis senior paper tersebut. "Metode AI kami bukan kotak hitam, kami memahami bagaimana dan mengapa ia bekerja. Framework yang dihasilkan juga bersifat universal dan berpotensi diterapkan pada sistem many-body lainnya."

Tim peneliti yang dipimpin oleh Wentao Yu, kini postdoctoral fellow di California Institute of Technology, melatih model AI menggunakan trajektori 3D partikel debu di dalam ruang vakum berisi plasma. Mereka menciptakan metode pencitraan tomografi di mana lembaran laser memindai ruang vakum sementara kamera berkecepatan tinggi merekam gambar. Dengan menumpuk gambar dari berbagai posisi, tim merekonstruksi lokasi 3D puluhan partikel dalam skala sentimeter selama beberapa menit.

Hasilnya mengejutkan. Model AI mampu mendeskripsikan gaya non-resiprokal antar partikel dengan akurasi lebih dari 99%. "Yang lebih menarik, kami menunjukkan bahwa beberapa asumsi teori umum tentang gaya-gaya ini ternyata tidak akurat," ungkap Ilya Nemenman, profesor fisika teoretis di Emory. "Kami bisa mengoreksi ketidakakuratan ini karena sekarang kami bisa melihat apa yang terjadi dengan detail yang luar biasa."

Asumsi Lama Terbukti Salah

Plasma berdebu sering disebut sebagai keadaan materi keempat dan diperkirakan menyusun 99,9% alam semesta yang terlihat. Dari angin matahari hingga cincin Saturnus, dari ionosfer Bumi hingga debu yang menempel di pakaian astronaut saat berjalan di bulan, plasma berdebu ada di mana-mana.

AI menemukan bahwa teori lama yang menyatakan semakin besar radius partikel debu maka semakin besar muatan yang menempel secara proporsional ternyata tidak sepenuhnya benar. Meskipun benar bahwa partikel yang lebih besar memiliki muatan lebih besar, peningkatannya tidak selalu proporsional terhadap radius. Faktor tersebut bergantung pada kepadatan dan suhu plasma di sekitarnya.

Penemuan kedua yang mengoreksi teori lama adalah tentang bagaimana gaya antar dua partikel menurun secara eksponensial. Teori sebelumnya menyatakan bahwa faktor penurunan ini tidak bergantung pada ukuran partikel. Model AI baru menunjukkan bahwa penurunan gaya justru bergantung pada ukuran partikel. Para peneliti kemudian memverifikasi semua temuan ini melalui eksperimen laboratorium.

Untuk menjelaskan gaya non-resiprokal ini, para peneliti menggunakan analogi dua perahu yang bergerak melintasi danau dan menciptakan gelombang. Pola ombak setiap perahu mempengaruhi gerakan perahu lainnya. "Dalam plasma berdebu, kami mendeskripsikan bagaimana partikel di depan menarik partikel di belakangnya, tetapi partikel di belakang selalu menolak partikel di depan," jelas Nemenman.

Framework Universal untuk Sistem Kompleks Lainnya

Yang membuat penemuan ini semakin signifikan adalah sifat universalnya. Neural network berbasis fisika ini berjalan di komputer desktop biasa dan menawarkan framework teoretis universal untuk mengungkap misteri tentang sistem many-body kompleks lainnya. Ini termasuk koloid seperti cat dan tinta, hingga kluster sel dalam organisme hidup.

Nemenman, seorang biofisikawan teoretis, melihat potensi besar penerapan framework ini dalam biologi. "Dalam kasus kanker, misalnya, kita ingin memahami bagaimana interaksi sel mungkin berkaitan dengan beberapa sel yang melepaskan diri dari tumor dan berpindah ke tempat baru, menjadi metastatik," jelasnya.

Vyacheslav Lukin, direktur program Fisika Plasma di National Science Foundation yang turut mendanai riset ini, menyatakan bahwa proyek ini adalah contoh kolaborasi interdisipliner di mana pengembangan pengetahuan baru dalam fisika plasma dan AI dapat memicu kemajuan lebih lanjut dalam studi sistem hidup.

"Untuk semua pembicaraan tentang bagaimana AI merevolusi sains, sangat sedikit contoh di mana sesuatu yang fundamental baru ditemukan langsung oleh sistem AI," kata Nemenman. Penemuan ini membuktikan bahwa dengan desain yang tepat, AI bukan hanya alat prediksi, melainkan instrumen penemuan sains sejati. Bagi pengembang solusi AI di Indonesia, ini adalah bukti bahwa AI yang dirancang dengan pemahaman domain yang mendalam mampu melampaui sekadar automasi menuju penemuan pengetahuan baru.

(Burung Hantu Infratek / Berbagai Sumber)

⚠️ Berita ini seluruhnya diriset, ditulis, dan dikembangkan dengan bantuan AI internal Burung Hantu Infratek. Mohon maaf apabila terdapat ketidakakuratan pada data aktual.

🦉 Burung Hantu Infratek adalah software house dan system integrator yang sudah berpengalaman lebih dari 5 tahun dalam pengembangan dan implementasi generative AI pada berbagai perusahaan dan institusi.