ИИ снизил уровень шума в зеркалах "нобелевского" детектора LIGO в 30-100 раз

МОСКВА, 4 сентября. /ТАСС/. Научная команда гравитационного детектора LIGO и Google DeepMind разработали систему искусственного интеллекта, которая помогла ученым в 30-100 раз снизить уровень шумов, связанных со стабилизацией зеркал этой установки. Это заметно повысит качество наблюдений за гравитационными волнами, сообщила пресс-служба Калифорнийского технологического института (Caltech).

"Наша установка и так находилась на пике прогресса и производила самые точные в мире замеры положения зеркал, однако ИИ-технологии позволяют нам значительно улучшить способность LIGO улавливать гравитационные волны, порожденные крупными черными дырами. Эта технология не только улучшит работу нашей текущей установки, но и поможет нам создать еще более чувствительные и крупные гравитационные детекторы", - заявил профессор Caltech Рана Адхикари, чьи слова приводит пресс-служба вуза.

Как отмечают ученые, "нобелевский" детектор LIGO, впервые обнаруживший в 2015 году гравитационные волны, представляет собой гигантский интерферометр - особый оптический прибор, который отслеживает малейшие смещения в положении двух зеркал массой в 40 кг, максимально изолированных от окружающей среды, в результате прохождения гравитационных волн через Землю.

Все подобные колебания пространства-времени меняют положение зеркал на значения, в сотни раз уступающие размерам одного атома водорода. Для их обнаружения зеркала LIGO особым образом стабилизируются, для чего ученые отслеживают их вибрации и подавляют их при помощи системы шумоподавления. Это повышает чувствительность установки к гравитационным волнам с частотой в 30-2000 герц, но при этом резко снижает ее способность улавливать колебания в диапазоне от 10 до 30 герц.

"Умная" стабилизация зеркал LIGO

По этой причине детектор LIGO не способен вести наблюдения максимального качества за низкочастотными гравитационными волнами, которые излучают крупные черные дыры и двойные нейтронные звезды на первых фазах их слияния. Для ликвидации этого недостатка исследователи обратились четыре года назад за помощью к специалистам в области ИИ из Google DeepMind, совместно с которыми ученые попытались создать "умный" алгоритм для оптимизации работы системы шумоподавления.

Для его обучения они особым образом разметили часть прошлых замеров, проведенных на LIGO, и использовали эти данные для создания своеобразной "игры", в рамках которой постепенно эволюционирующие версии алгоритма соревновались друг с другом в уменьшении уровня шума в работе детектора путем манипуляций работой его лазеров. В конечном итоге исследователям удалось получить ИИ-алгоритм, способный снизить уровень помех в 10-30 раз без снижения качества стабилизации зеркал.

Работу этой системы ученые проверили в декабре 2024 года на одной из двух установок LIGO, построенной в Ливингстоне в США. Эти тесты подтвердили, что новый управляющий алгоритм действительно резко снизил уровень шумов, мешающих вести наблюдения за низкочастотными гравитационными волнами. В ближайшее время, как надеются физики, этот подход будет проверен сразу на двух половинах LIGO, а также будет внедрен в работу других передовых детекторов гравитационных волн, таких как ViRGO и KAGRA.