Физики нашли порядок внутри непредсказуемости

Ученые Университета Иллинойса выяснили, что строго детерминированная система может быть почти непредсказуемой — даже без хаоса. Работа опубликована в Nature Communications.

Физики изучали клеточный автомат: сетку ячеек с четырьмя состояниями, которые меняются по простым правилам. Со временем сетка либо замирала, либо порождала прямую движущуюся волну, либо закручивалась в спираль. Иногда смена состояния одной ячейки полностью меняла финал. Алгоритмы машинного обучения по стартовой картине угадывали исход лишь в половине случаев — не лучше случайного выбора.

Разгадку нашли, представив состояния ячеек как стрелки. В сетке возникали вихри — замкнутые круговые узоры. Если они исчезали, система замирала или формировала прямую волну; если хотя бы один сохранялся — появлялась спираль.

Сетка имела «замкнутые» края: вышедшая с одной стороны ячейка появлялась с другой, как в Pac-Man. Такая геометрия похожа на бублик. Исследователи создали показатель, отслеживающий закручивание узоров на этой поверхности. По мере работы модели он проявлял скрытую структуру, и точность прогнозов нейросети росла почти до 100%.

По словам соавтора Элинор Кей, информация об исходе существует всегда, но становится доступной лишь со временем. Исследование пока описывает компьютерную модель, однако может помочь понять сложные системы, где простой локальный контакт рождает неожиданное поведение.

Телеграм: t.me/ainewsline

Источник: vk.com

Комментарии: