Pour comprendre un phénomène physique, il faut identifier les variables qui en sont responsables. Si les scientifiques connaissent bien les variables de la plupart des connexions physiques, certaines restent insaisissables. Des chercheurs de l’Université de Columbia ont utilisé l’intelligence artificielle (IA) pour développer un programme qui observe de tels phénomènes physiques et détecte les variables pertinentes. Le programme utilise une caméra vidéo pour observer la dynamique et traite ensuite les informations pour déterminer l’ensemble minimal de variables fondamentales nécessaires pour la décrire.
Dans l’étude, publiée dans , les chercheurs ont commencé par traiter une vidéo brute dans le système dont ils connaissaient déjà la réponse. Ils ont ensuite fait correspondre le résultat du système d’IA avec le leur, qui s’est avéré être proche. “Nous avons pensé que cette réponse était suffisamment proche. C’est là que le travail a principalement été fait. D’autant plus que l’IA n’avait accès qu’à des séquences vidéo brutes, sans aucune connaissance de la physique ou de la géométrie. Mais nous voulions savoir quelles étaient réellement les variables, et pas seulement leur nombre”, a déclaré Hod Lipson, directeur du Creative Machines Lab du département d’ingénierie mécanique. Lipson est également l’auteur de l’étude.
L’équipe a ensuite essayé de visualiser les variables que le programme avait identifiées. S’ils ont trouvé deux variables correspondant aux angles des bras, les deux autres n’ont pu être décrites. “Nous avons essayé de corréler les autres variables avec tout ce à quoi nous pouvions penser : vitesses angulaires et linéaires, énergie cinétique et potentielle, et diverses combinaisons de quantités connues. Mais rien ne semblait correspondre parfaitement”, explique Boyuan Chen, PhD ’22, professeur adjoint à l’université Duke et auteur principal de l’étude.
Les chercheurs ont continué à tester le système et ont introduit dans le système des vidéos pour lesquelles ils n’avaient pas de réponse. Il s’agissait notamment des vidéos d’un danseur aérien et d’une lampe à lave. Le système a donné huit variables pour ces deux vidéos. En revanche, pour une vidéo de flammes d’une boucle de cheminée de vacances, le système a renvoyé 24 variables.
L’équipe espère maintenant qu’un tel programme d’IA pourra aider les scientifiques à déchiffrer des phénomènes complexes dans des domaines allant de la biologie à la cosmologie.
