AI Mengubah Deteksi Gelombang Gravitasi dengan Desain Inovatif
Peristiwa kosmik ekstrem seperti tabrakan lubang hitam atau ledakan bintang dapat menyebabkan riak dalam ruang-waktu yang dikenal sebagai gelombang gravitasi. Penemuan ini membuka jendela baru ke alam semesta. Untuk mengamatinya, diperlukan detektor yang sangat presisi, namun merancangnya tetap menjadi tantangan ilmiah besar bagi manusia.
Peneliti di Max Planck Institute for the Science of Light (MPL) telah bekerja pada bagaimana sistem kecerdasan buatan dapat menjelajahi ruang desain yang sangat luas untuk menemukan solusi baru. Hasil penelitian ini baru-baru ini diterbitkan dalam jurnal Physical Review X.
Lebih dari seabad yang lalu, Einstein secara teoritis memprediksi gelombang gravitasi. Mereka baru dapat dideteksi secara langsung pada tahun 2016 karena pengembangan detektor yang diperlukan sangat kompleks.
Dr. Mario Krenn, kepala kelompok penelitian Artificial Scientist Lab di MPL, bekerja sama dengan tim LIGO (“Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory”), yang berhasil membangun detektor tersebut, telah merancang algoritma berbasis AI yang disebut “Urania” untuk merancang detektor gelombang gravitasi interferometrik yang baru.
Interferometri menggambarkan metode pengukuran yang menggunakan interferensi gelombang, yaitu superposisi mereka ketika bertemu. Desain detektor memerlukan pengoptimalan tata letak dan parameter. Para ilmuwan telah mengubah tantangan ini menjadi masalah optimasi kontinu dan menyelesaikannya menggunakan metode yang terinspirasi oleh pembelajaran mesin modern.
Mereka menemukan banyak desain eksperimental baru yang mengungguli detektor generasi berikutnya yang dikenal. Hasil ini berpotensi meningkatkan jangkauan sinyal yang dapat dideteksi lebih dari satu orde magnitudo.
Inovatif dan Kreatif: Penemuan Urania
Dalam solusi algoritma, para peneliti menemukan kembali banyak teknik yang sudah dikenal. Urania juga mengusulkan desain-desain tidak ortodoks yang dapat mengubah pemahaman kita tentang teknologi detektor. “Setelah sekitar dua tahun mengembangkan dan menjalankan algoritma AI kami, kami menemukan puluhan solusi baru yang tampaknya lebih baik daripada cetak biru eksperimental oleh ilmuwan manusia. Kami bertanya pada diri sendiri apa yang diabaikan manusia dibandingkan dengan mesin,” kata Krenn.
Para peneliti memperluas pendekatan ilmiah mereka untuk memahami trik, ide, dan teknik yang ditemukan AI. Banyak dari mereka masih sepenuhnya asing bagi mereka. Mereka telah menyusun 50 desain berkinerja terbaik dalam “Detector Zoo” publik dan membuatnya tersedia untuk komunitas ilmiah untuk penelitian lebih lanjut.
Pekerjaan yang baru diterbitkan ini menunjukkan bahwa AI dapat mengungkap desain detektor baru dan menginspirasi peneliti manusia untuk mengeksplorasi ide eksperimental dan teoretis baru. Lebih luas lagi, ini menunjukkan bahwa AI dapat memainkan peran besar dalam merancang alat masa depan untuk menjelajahi alam semesta, dari skala terkecil hingga terbesar.
“Kita berada di era di mana mesin dapat menemukan solusi supermanusia baru dalam sains, dan tugas manusia adalah memahami apa yang telah dilakukan mesin. Ini pasti akan menjadi bagian yang sangat menonjol dari masa depan sains,” kata Krenn.
Sumber: Mario Krenn et al, Digital Discovery of Interferometric Gravitational Wave Detectors, Physical Review X (2025). DOI: 10.1103/PhysRevX.15.021012
