Национальный научный фонд возобновляет поддержку возглавляемого Массачусетским технологическим институтом института искусственного интеллекта и физики, расширяя новую модель научных открытий.

IAIFI вступает во вторую фазу своего развития с увеличенным финансированием, более широкими амбициями и растущим сообществом на переднем крае искусственного интеллекта и фундаментальной физики. Институт искусственного интеллекта и фундаментальных взаимодействий (IAIFI), возглавляемый Массачусетским технологическим институтом, показал, что машинное обучение может ускорить открытия в физике, а знания из физики могут сделать системы искусственного интеллекта более обоснованными и понятными. Изображение предоставлено IAIFI.

Институт искусственного интеллекта и фундаментальных взаимодействий (IAIFI), возглавляемый Массачусетским технологическим институтом (MIT), получил продление поддержки от Национального научного фонда (NSF) еще на пять лет, увеличив ежегодное финансирование с 4 миллионов долларов до 4,98 миллионов долларов. Продление поддержки знаменует собой новый этап для IAIFI, который в течение первых пяти лет занимался созданием исследовательской модели и междисциплинарного сообщества вокруг центральной предпосылки: искусственный интеллект может открыть новые пути в физике, а физика может помочь в формировании более совершенных систем искусственного интеллекта.

Созданный в 2020 году в рамках программы Национальных институтов исследований искусственного интеллекта, IAIFI объединяет исследователей из Массачусетского технологического института, а также Гарвардского, Северо-восточного, Тафтского и Бостонского университетов. Его работа показала, что машинное обучение может ускорить открытия в физике, а знания из физики могут сделать системы искусственного интеллекта более обоснованными и понятными.

«С самого начала IAIFI строился на принципе двустороннего взаимодействия: ИИ способствует улучшению физики, а физика способствует улучшению ИИ», — говорит Джесси Талер, директор IAIFI и профессор физики в Массачусетском технологическом институте. «За последние пять лет мы наблюдали этот позитивный цикл в различных областях физики и ИИ. Этот обмен приводит не только к новым результатам, но и к действительно новым способам проведения научных исследований».

Исследования в области физики и искусственного интеллекта.

Исследования IAIFI охватывают физику элементарных частиц, ядерную физику, астрофизику и фундаментальные основы искусственного интеллекта, при этом многие достижения являются результатом сотрудничества в этих областях.

В физике элементарных частиц исследователи IAIFI разработали методы искусственного интеллекта для обработки огромных потоков данных с Большого адронного коллайдера в режиме реального времени, помогая превратить поток данных о столкновениях в практически применимые физические явления. В ядерной физике исследователи IAIFI используют генеративные методы на основе ИИ для моделирования взаимодействий кварков и глюонов в решеточной квантовой хромодинамике, создавая новые способы изучения структуры материи из первых принципов. В астрофизике машинное обучение используется для обнаружения новых космических явлений и повышения чувствительности эксперимента LIGO по исследованию гравитационных волн, проводимого под руководством MIT.

В то же время идеи из физики влияют на разработку новых методов искусственного интеллекта. Исследователи IAIFI разрабатывают алгоритмы обучения и новые архитектуры моделей, которые внедряют знания и передовые методы физики — включая симметрии, геометрические структуры, гарантии точности и статистические методологии — непосредственно в нейронные сети, создавая системы, которые являются более надежными, интерпретируемыми и эффективными с точки зрения использования данных.

«Искусственный интеллект начал трансформировать подход физиков к решению некоторых из самых сложных проблем в этой области», — говорит Майк Уильямс, исполняющий обязанности директора IAIFI и профессор физики в Массачусетском технологическом институте. «Что еще важнее, он начинает расширять границы того, какие проблемы мы можем реально решать, позволяя изучать вопросы, которые когда-то были совершенно вне нашей досягаемости».

Обучение следующего поколения

Одной из отличительных черт IAIFI является инвестирование в людей. Программа IAIFI для постдокторантов поддерживает молодых ученых, занимающихся исследованиями на стыке физики и искусственного интеллекта, предоставляя каждому стипендиату наставников в обеих областях и способствуя сотрудничеству между учреждениями.

На сегодняшний день программу завершили восемь участников. Трое получили должности преподавателей; другие заняли исследовательские позиции в ведущих компаниях, занимающихся искусственным интеллектом, или присоединились к стартапам, что отражает широкую область применения навыков, полученных в IAIFI.

«Программа стипендий IAIFI демонстрирует, чего можно достичь, когда молодым ученым предоставляется свобода и поддержка для работы за пределами традиционных границ», — говорит Фиала Шанахан, временно исполняющая обязанности заместителя директора IAIFI и профессор физики в Массачусетском технологическом институте. «Наши стипендиаты вносят вклад не только в физику или искусственный интеллект по отдельности — они помогают формировать растущую область на стыке этих двух направлений».

Ежегодная летняя школа для аспирантов IAIFI стала центром притяжения для растущего сообщества «ученых-кентавров», обладающих опытом как в физике, так и в искусственном интеллекте. На программу 2026 года было подано около 600 заявок на примерно 100 мест в очном формате, и ожидается, что еще около 300 участников присоединятся виртуально. Предыдущие участники настоятельно рекомендовали школу своим коллегам за сочетание лекций, практических занятий, спринтов по программированию и мероприятий для налаживания контактов.

В Массачусетском технологическом институте (MIT) IAIFI помогла сформировать новые образовательные направления, включая междисциплинарную докторскую программу по физике, статистике и науке о данных — совместный проект кафедры физики и Центра статистики и науки о данных, в рамках которого с 2021 года было присуждено 20 докторских степеней. Члены IAIFI Фил Харрис и Исаак Чуанг также разработали курс по вычислительной науке о данных в физике, который предлагается как на территории кампуса (курс 8.16), так и в виде бесплатного онлайн-курса через MITx.

Растущее сообщество

Помимо основных исследовательских и учебных программ, IAIFI объединяет исследователей посредством ежегодного летнего семинара, который в этом году пройдет в здании Шварцманского колледжа вычислительной техники Массачусетского технологического института. Институт также взаимодействует с широкой общественностью посредством сотрудничества с Музеем Массачусетского технологического института, Бостонским музеем науки, хакатонами и популярным онлайн-контентом, посвященным искусственному интеллекту и физике.

«IAIFI демонстрирует, что становится возможным, когда исследователи в области физики, вычислительной техники, статистики и анализа данных объединяются вокруг общих научных вопросов», — говорит Нергис Мавалвала, декан Школы естественных наук Массачусетского технологического института и профессор астрофизики имени Кертиса и Кэтлин Марбл. «Такое устойчивое междисциплинарное сотрудничество имеет важное значение для будущего научных открытий».

IAIFI базируется в Лаборатории ядерной науки Массачусетского технологического института и возглавляется директором Джесси Талером (в настоящее время в отпуске), исполняющим обязанности директора Майком Уильямсом, исполняющей обязанности заместителя директора Фиалой Шанахан и управляющим директором Марисой ЛаФлер, а также членами руководящего комитета Лизой Барсотти, Исааком Чуангом, Уиллом Детмолдом, Биллом Фрименом, Филом Харрисом, Линой Несиб, Тесс Смидт и Марином Солячичем (и членами руководящего комитета из других университетов, входящих в IAIFI).

Взгляд в будущее

Являясь участником программы Национальных научно-исследовательских институтов искусственного интеллекта, IAIFI принимает участие в общенациональных усилиях по продвижению открытий и инноваций, основанных на искусственном интеллекте.

«Связи между институтами искусственного интеллекта, входящими в состав Национального научного фонда США, оказались столь же ценными, как и работа внутри них, и продолжают расти», — говорит Мариса ЛаФлер, управляющий директор IAIFI. «Мы обмениваемся стратегиями управления и ресурсами для обучения, создания сообществ и сотрудничества, что делает всю сеть сильнее».

Для IAIFI возобновление финансирования — это возможность глубже изучить то, что институт называет «физикой ИИ» — использование физических рассуждений, физических задач и физических инструментов не только для применения ИИ, но и для его понимания и совершенствования. Эта программа, наряду с растущим сообществом исследователей, обученных работать в разных дисциплинах, является движущей силой следующего этапа развития института.

«Первый этап IAIFI заложил основу: междисциплинарные исследования, молодые таланты и динамичное сообщество, организованное вокруг идеи о том, что ИИ и физика взаимно усиливают друг друга», — говорит Талер. «Теперь у нас есть фундамент — и предпринимательский дух наших ученых-кентавров — чтобы продвинуть эту модель на новый уровень и повысить наши амбиции».

Источник: news.mit.edu