Kvantefysik går SoMe

Forskere giver citizen scientists live-adgang til et ultrakoldt kvantegas eksperiment og udforsker, hvordan mennesker løser komplekse naturvidenskabelige problemer

14.11.2018 | Ole J. Knudsen

Mockup af den eksperimentelle opstilling til Alice Challenge. Foto: ScienceAtHome, AU.

Mockup af den eksperimentelle opstilling til Alice Challenge. Foto: ScienceAtHome, AU.

I flere år har spillystne mennesker - citizen scientists – kunnet hjælpe forskerne med at løse komplekse opgaver i kvantefysik på en sjov måde. Nu har de samme forskere udviklet en teknisk løsning, hvor spillerne for første gang nogensinde får adgang til at optimere et rigtigt fysisk eksperiment live. Forskerne har vist, at spilinterfacet satte spillerne i stand til på få dage at finde bedre indstillinger for eksperimentet end de erfarne eksperimentalfysikere havde fundet gennem måneders ihærdig søgen.

I en fremtid karakteriseret af algoritmer med konstant stigende beregningskraft vil det være essentielt at forstå bedre forskellen imellem vores og maskinernes intelligens. Med den viden kan vi udvikle hybrid-intelligens brugerflader, hvor det bedste fra begge verdener kommer i spil. I citizen science undersøger vi netop dette: komplekse udfordringer fra forskningens verden bliver lagt ud og bliver løst af almindelige mennesker, som har det sjovt imens. Det har allerede fungeret overbevisende i adskillige tilfælde, men indtil nu har der ikke været projekter, som spørger hvorfor menneskehjerner i fælleskab kan konkurrere med de bedste computerprogrammer.

Informationsflow i Alice Challenge eksperimentet. Illustration: ScienceAtHome, AU.

En tværfaglig forskergruppe fra Aarhus Universitet, Ulm Universitet og University of Sussex har nu taget de første skridt i den retning.

I forsøgsprojektet "Alice Challenge" har R. Heck og hans kolleger i deres søgen efter at realisere komplekse kvantesimuleringer givet både eksperter og citizen scientists live-adgang til at optimere et ultrakold kvantegas eksperiment. Forskerholdet ved ScieneAtHome på Aarhus Universitet har udviklet et nyt system til fjernstyring af eksperimentet, hvor deltagerne kan styre forsøgets laserstråler og magnetfelter. Målet var at nedkøle så mange enkelte atomer som muligt til temperaturer lige over det absolutte nulpunkt ved -273,15°C. Begge studiegrupper fik mulighed for ved fjernstyring at forbedre de hidtil bedste kendte løsninger, og det lykkedes.

Tommaso Calarco,Forschungszentrum Jülich/Køln Universitet, initiativtager til EU’s 1mia. € Quantum Flagship) siger: ”At få algoritmen til at deltager på lige fod med spillerne over internettet krævede at vi udviklede en ny softwarepakke. Vi har planer om at udvide denne til en cloud-service, som vi tror vil resultere i langt hurtigere teoretisk forståelse og algoritmisk teknisk udvikling af kvanteteknologier.”

Under forsøgene blev deltagernes opførsel så studeret af forskerne, og det viser sig, at det, som gør mennesker så enestående velegnede til at hjælpe med ved denne type optimeringsforsøg er, at vi tør prøve nye, og måske lidt "skøre" ideer af, samtidig med at vi hurtigt lærer af, hvad vi hidtil har forsøgt. Jacob Sherson, leder af ScienceAthome siger: ”At udvikle (sjove) brugerflader der tillader både eksperter og amatører at anskue komplekse forskningsproblemer fra forskellige vinkler, kan være nøglen til at udvikle fremtidens hybrid-intelligens systemer, hvori vi optimalt udnytter menneskets intrinsiske kreativitet.”

I denne YouTube video beskrives Alice Challenge (engelsk).

                                                                                               

Forskningsresultaterne offentliggøres i den seneste udgave af Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). Artiklen har titlen Remote optimization of an ultracold atoms experiment by experts and citizen scientists,  og den kan findes her.

Institut for Fysik og Astronomi, Offentligheden / Pressen, Studerende, Medarbejdere