AI新方法Deep Loop Shaping提升引力波观测精度

2 天前·来源:DeepMind Blog
AI方法引力波LIGO天文观测控制系统

研究人员开发了名为Deep Loop Shaping的AI方法,用于改进引力波天文台的控制系统。该方法将LIGO天文台最不稳定反馈环的噪声水平降低了30至100倍,提升了干涉仪镜子的稳定性。这项技术有助于天文学家更详细地探测宇宙事件,如黑洞和中子星碰撞。

研究人员在《科学》杂志上发表论文,介绍了一种名为Deep Loop Shaping的新型AI方法,旨在解锁下一代引力波科学。Deep Loop Shaping通过减少噪声和改善天文台反馈系统的控制,帮助稳定用于测量引力波的组件。引力波是时空结构中的微小涟漪,由中子星碰撞和黑洞合并等事件产生。

该方法是与加州理工学院运营的LIGO(激光干涉引力波天文台)和Gran Sasso科学研究所合作开发的,并在路易斯安那州利文斯顿的天文台进行了验证。Deep Loop Shaping将LIGO最不稳定和困难反馈环的噪声水平降低了30至100倍,提高了其高灵敏度干涉仪镜子的稳定性。将这种方法应用于LIGO的所有镜子控制环,可能帮助天文学家每年探测和收集数百个更多事件的更详细数据。

LIGO使用激光干涉来测量引力波的特性,通过研究这些特性,科学家可以推断其成因和来源。天文台的激光反射位于4公里外的镜子,这些镜子安置在世界上最大的真空室中。自2015年首次探测到一对碰撞黑洞产生的引力波以来,LIGO的测量已深刻改变了我们对宇宙的理解。天文学家已利用该天文台探测到数百个黑洞和中子星碰撞,证明了双黑洞系统的存在,并研究了重元素如金的形成。

未来,Deep Loop Shaping还可应用于许多其他工程问题,涉及航空航天、机器人和结构工程中的重要振动抑制、噪声消除和高度动态或不稳定系统。

背景阅读

引力波是爱因斯坦广义相对论预测的现象,由宇宙中的剧烈事件如黑洞合并或中子星碰撞产生,它们以波的形式传播,携带关于宇宙起源和演化的信息。LIGO(激光干涉引力波天文台)是全球领先的引力波探测设施,由加州理工学院和麻省理工学院运营,自2015年首次直接探测到引力波以来,开启了引力波天文学的新时代。LIGO通过测量激光在长距离干涉中的微小变化来探测引力波,但其精度极易受到环境振动和噪声的干扰,因此需要复杂的控制系统来维持稳定。AI技术在引力波探测中的应用,如Deep Loop Shaping,代表了AI与基础科学交叉的前沿领域,通过优化控制算法,提升观测设备的性能,从而帮助科学家更深入地探索宇宙的奥秘,包括黑洞演化、星系形成等未解之谜。

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