¿Crees que los algoritmos de aprendizaje automático pueden cambiar la forma en que hacemos simulaciones numéricas?

A veces, las razones para hacer algunas simulaciones numéricas es probar una teoría. Es importante en investigación y desarrollo comprender las relaciones que rigen los parámetros físicos de un sistema en cuestión.

Por ejemplo, al desarrollar un transistor, los ingenieros intentan diseñar un nuevo transistor mediante el uso de un complicado sistema de fórmulas matemáticas probado por simulaciones numéricas, experimentos o simplemente por derivaciones matemáticas. La cuestión de jugar con fórmulas matemáticas es que uno puede probar o refutar ciertas relaciones entre parámetros, cosas que los algoritmos de ML no pueden aprender. Por lo tanto, hay muchos más beneficios en conocer los principios de funcionamiento subyacentes de un sistema que tratarlo como una caja negra. Los ingenieros deben comprender y elaborar fórmulas matemáticas que rijan un sistema para que puedan mejorar sus diseños en futuros intentos.

Las redes neuronales, por otro lado, son como aprender cajas negras, pueden aprender las fórmulas subyacentes sin que los ingenieros las conozcan explícitamente. Esto puede causar problemas al intentar derivar ciertas fórmulas. ¿Sabes que la mayoría de los fenómenos físicos, como el rayo láser, los agujeros negros, etc., fueron descubiertos solo por derivaciones matemáticas y comprobados por observaciones experimentales? Eso puede ser desalentador, si no casi imposible, para los algoritmos de ML actuales.

Pero su punto es realmente válido hasta cierto punto, es posible que los sistemas de ML aprendan fórmulas matemáticas complejas para un sistema más simple desde el cual podamos alimentar nuevos parámetros de diseño y, como resultado, obtener un comportamiento previsto del sistema. El otro problema aquí también es la precisión numérica de los resultados, la precisión puede depender en gran medida del conjunto de entrenamiento, y puede estar limitada a un rango numérico particular. ¿Qué sucede si desea predecir ciertos valores fuera de ese rango? Significa hacer más mediciones y entrenar más redes, pero esto no es factible.

Aunque parezca posible usar algoritmos ML de esta manera, creo que puede causar más problemas a los ingenieros de los que resuelve.

Espero que esto ayude.

Dependiendo de para qué utilices las simulaciones numéricas, creo que la respuesta puede ser “no” o “tal vez”.

Supongo que las cosas neuronales aplicadas a los sistemas físicos podrían convertirse en una nueva herramienta, con un conjunto diferente de casos de uso de la simulación tradicional. Cuando el objetivo es comprender, generalmente querrá comprender cómo se produjeron los resultados. Lamentablemente, las redes neuronales no son buenas para explicar cómo obtuvieron sus respuestas. Pero cuando el objetivo es solo respuestas precisas en lugar de comprensión (por ejemplo, para aplicaciones de control en tiempo real), todo vale. (Cualquier cosa suficientemente confiable en la práctica).

Estoy respondiendo cuidadosamente, recordando las controversias bastante leves pero aún innecesarias sobre los métodos numéricos “vs” soluciones de forma cerrada cuando era un niño. Los argumentos fueron una pérdida de tiempo. No podíamos permitir que ninguna buena herramienta quedara sin usar.