نموذج ايزينج وجائزة نوبل في الفيزياء ٢٠٢٤

 

نموذج ايزينج Ising وجائزة نوبل في الفيزياء ٢٠٢٤

 

اقترحه ويلهلم لينز في 1920 و ارنست ايزينج في 1925 ، وكان مستبعد لسنوات عديدة من قبل الفيزيائين، حتى ظهرت له تطبيقات مهمة في الفيزياء النظرية والرياضياتية وخاصة العزوم المغناطيسية و  spin في حسابات الفيزياء الاحصائية، حيث يتيح وصفا لمغناطيسية "المواد الفرومغناطيسية المغناطيسية " ، وقدمت له عدة حلول رياضياتية في عدة ابعاد في البنيات و التراكيب البلورية .

ومن حسن حظي عملت في نهاية ثمانينات القرن المنصرم على بعض الحلول الرياضية لهذا النموذج ونشرت لاحقا في عدة مجلات محكمة مع الاستاذة والزملاء : استاذنا المرحوم جميل خليفة، واستاذنا نبيل شواقفة ، والزميل الحجاوي، والزميل جهاد الاسعد … لم اكن نعلم في ذلك الوقت باهمية هذا النموذج، وتطبيقاته الأخرى الكبيرة. 

ان نموذج ايزينج يعتبر احد الركائز الفيزيائية والرياضياتية، وكذلك آلة بوليتزمان، في جائزة نوبل للفيزياء 2024 ، التي استخدمها عالم الحاسوب هينتون في "تعلم الآلة" و"الشبكات العصبية الاصطناعية" وحصل على جائزة نوبل مع زميله الفيزيائي النظري هوبفيلد. 

ان الحائزين على جائزة نوبل في الفيزياء 2024 استخدمو ادوات متجذرة في الفيزياء لتطوير الأساليب التي هي أساس "تعلم الآلة" في هذه الايام. فقد أنشأ جون هوبفيلد ذاكرة تشاركية، التي يمكنها تخزين الصور وإعادة بنائها وأنواع أخرى من الأنماط في البيانات، اما جيفري هينتون فقد اخترع طريقة يمكنها أن تعمل بشكل مستقل للعثور على خصائص في البيانات، وبالتالي تنفيذ مهام مثل التعرف على عناصر محددة في الصور.

عندما نتحدث عن الذكاء الاصطناعي، فإننا نعني في كثير من الأحيان "تعلم الآلة" باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية، وهذه التكنولوجيا كانت مستوحاة في الأصل من هيكل وعمل الدماغ، في الشبكة العصبية الاصطناعية، حيث ان الدماغ يمثل الخلايا العصبية بواسطة "العقد" التي لها قيم مختلفة، وتؤثر هذه العقد على بعضها البعض من خلال الاتصالات التي يمكن تشبيهها بالمشابك العصبية والتي يمكنها بعد ذلك أن تصبح أقوى أو أضعف، تم تدريب الشبكة على سبيل المثال من خلال تطوير اتصالات أقوى بين العقد ذات القيم العالية في وقت واحد،  لذا فان الحائزون على جائزة العام قد قاموا بعمل مهم باستخدام الشبكات العصبية الاصطناعية منذ بداية  الثمانينات الى الان. 

ان تعلم الآلة والشبكات العصبية الاصطناعيّة لها تطبيقات "لا عد لها ولا حصر" في العلوم الهندسية والحاسوبية والفيزيائية وغيرهما. 

 ان تعلم الآلة والشبكات العصبية الاصطناعيّة استخدمت في الكشف عن هيجز بوزون في سيرن، وفي دراسة الكوارك العلوي في مختبر فيرمي.

كان استخدام تعلم الاله والشبكات العصبية الاصطناعية قبل اكثر من ثلاثة عقود في مجالات عديدة في الفيزياء الفلكية وعلوم الكوزمولوجيا منها معالجة البيانات في الفيزيائية الفلكية، مشاريع مسح السماء، الرسل الكونية، المسبار الكوني، المحاكاة الكونية، وعلوم وتكنولوجياالفضاء… الخ. 

لقد أصبحت الشبكات العصبية الاصطناعية أداة قياسية ومعيارية لتحليل ومعالجة البيانات، وحديثا استخدمت لتحليل بيانات كواشف النيترينو IceCube في القطب الجنوبي، حيث استطعنا عمل صورة نيترونية لمجرة درب التبانة.

واستخدمت الشبكات العصبية الاصطناعية بتحديد عبور الكواكب النجمية بواسطة المهمة الفضائية كبلر. واستخدمت ايضا في تحليل بيانات صورة الثقب الاسود في مركز مجرة درب التبانة عبر تلسكوب افق الحدث. 

عمار السكجي