主要内容
此故事的原始版本出现在《量子杂志》上。有精确测量，然后就有激光干涉引力波天文台。在 LIGO 的两个孪生引力波探测器（一个在华盛顿的汉福德，另一个在路易斯安那的利文斯顿）中，激光束在一个巨大的 L 形的四公里长的臂中来回反射。当引力波通过时，一个臂的长度相对于另一个臂的变化小于一个质子的宽度。正是通过测量这些微小的差异——一种类似于感知到距半人马座α星的距离精确到一根人类头发的宽度的灵敏度——才做出了这些发现。该机器的设计历经数十年才完成，因为物理学家需要将每个方面推到其绝对物理极限。建设始于 1994 年，耗时 20 多年，包括为期四年的停机以改进探测器，然后 LIGO 在 2015 年检测到其第一个引力波：来自一对黑洞遥远碰撞的时空结构中的涟漪。
加州理工学院的物理学家拉纳·阿迪卡里（Rana Adhikari）在 21 世纪中期领导了探测器优化团队。他和少数合作者精心打磨了 LIGO 设计的部分部分，探索了阻碍更灵敏机器的每一个极限的轮廓。但在 2015 年检测之后，阿迪卡里想看看他们是否可以改进 LIGO 的设计，例如使其能够在更宽的频率范围内接收引力波。这样的改进将使 LIGO 能够看到不同大小的合并黑洞以及潜在的惊喜。“我们真正想发现的是没有人想象过的狂野的新天体物理事物，”阿迪卡里说。“我们对宇宙的创造不应有偏见。”
最近，加州理工学院的物理学家拉纳·阿迪卡里（Rana Adhikari）利用人工智能来寻找改进引力波探测器设计的方法。他和他的团队求助于人工智能——特别是物理学家马里奥·克伦（Mario Krenn）首先创建的用于设计量子光学桌面实验的软件套件。首先，他们给人工智能提供了所有可以混合和匹配以构建任意复杂干涉仪的组件和设备。人工智能一开始不受限制。它可以设计一个跨越数百公里并有数千个元素（如透镜、镜子和激光）的探测器。最初，人工智能的设计看起来很奇特。“它给我们的输出真的让人无法理解，”阿迪卡里说。“它们太复杂了，看起来像外星事物或人工智能事物。只是人类不会制造的东西，因为它没有对称、美观等感觉。只是一团糟。”研究人员想出了如何清理人工智能的输出以产生可理解的想法。即便如此，研究人员还是对人工智能的设计感到困惑。“如果我的学生试图给我这个东西，我会说，‘不，不，那太荒谬了，’”阿迪卡里说。但该设计显然是有效的。理解人工智能在做什么花了数月的努力。事实证明，该机器使用了一种违反直觉的技巧来实现其目标。它在主干涉仪和探测器之间添加了一个额外的三公里长的环，以使光在离开干涉仪臂之前循环。阿迪卡里的团队意识到，人工智能可能使用了俄罗斯物理学家几十年前确定的一些深奥的理论原理来减少量子力学噪声。从未有人在实验中追求过这些想法。“要想到远远超出公认解决方案的程度需要很多努力，”阿迪卡里说。“我们真的需要人工智能。”人工智能软件设想了一种新颖的光学组件布局，将使 LIGO 引力波探测器的灵敏度提高 10%至 15%。鸟瞰图显示了路易斯安那州利文斯顿的探测器。如果人工智能的见解得到应用，将有助于进一步探索宇宙的奥秘。