Así es como la IA ayuda a los matemáticos

¿Qué es la inteligencia artificial?

Hasta hace unos años, la inteligencia artificial formaba parte del mundo de la ciencia ficción. Hoy en día, el término ha entrado en el lenguaje cotidiano y la inteligencia artificial (inteligencia artificial) se está convirtiendo cada vez más en una parte de nuestra vida diaria. Para darse cuenta de esto, simplemente hable con su Asistente de Google, Siri de Apple o Alexa de Amazon.

La inteligencia artificial es un concepto que intenta simular el comportamiento humano. Involucra aprendizaje automático, es decir, una forma de lograr su creación. los aprendizaje automático Por tanto, es una tecnología que permite almacenar mucha información en un sistema nervioso virtual. La inteligencia artificial se puede dividir en dos categorías principales: IA débil y IA fuerte.

La IA débil incluye máquinas que son capaces de resolver problemas simples, mientras que la IA fuerte equipa máquinas que son capaces no solo de resolver muchos problemas, sino también de comprender conceptos y tener una “conciencia” cercana de la conciencia humana.

Para funcionar, las máquinas impulsadas por IA deben memorizar comportamientos para resolver problemas y actuar de la manera correcta de acuerdo con la situación. Este tipo de aprendizaje se lleva a cabo mediante complejos algoritmos.

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Las áreas de aplicación de la inteligencia artificial son muy amplias. Esta tecnología la encontramos en los smartphones más sencillos para adaptar la colorimetría al entorno a la hora de hacer una foto, por ejemplo. En el campo de la fotografía, el reconocimiento facial es otra tecnología que incluye algoritmos de inteligencia artificial.

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También se utiliza cada vez más en los aeropuertos para identificar a los pasajeros. Otras áreas de aplicación de la inteligencia artificial son el militar, el sector financiero, la medicina, la robótica o incluso en los videojuegos.

teoría del nudo

© Dennis Starostin / Shutterstock

Un ejemplo de una representación 3D de una topología hipotética utilizada en matemáticas.

los DeepMind Corporation, que se especializa en inteligencia artificial, es el origen del programa informático «AlphaGo», un programa de juego de go cuyo algoritmo utiliza técnicas de aprendizaje automático y rutas gráficas. Esta empresa, que pertenece a Google, también creó el programa AlphaFold utilizado en bioquímica. Esto permite predecir la estructura de las proteínas en función de la secuencia de aminoácidos.

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Esta vez, los investigadores de DeepMind se han unido a los matemáticos. Objetivo ? Intentar encontrar, gracias a la inteligencia artificial, nuevos modelos destinados a la resolución de problemas matemáticos en la teoría de nudos y en el estudio de las simetrías. Para estas dos dificultades matemáticas, la inteligencia artificial se convierte en una herramienta que posteriormente permitirá realizar un estudio utilizando los métodos tradicionales de las ciencias matemáticas.

En matemáticas, la teoría de nudos es una rama de la topología, la ciencia que estudia las propiedades de las formas geométricas. En topología algebraica, un nudo es una amalgama de un círculo en un espacio euclidiano tridimensional. Intuitivamente, un nudo es una línea sólida en el espacio que regresa al punto de partida.

Las simulaciones por computadora de nudos y otros objetos ayudan a los matemáticos a buscar nuevos patrones y expandir su intuición. Usando inteligencia artificial, los investigadores pudieron impulsar la computadora para buscar modelos de mejor calidad.

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Ante la enorme cantidad de datos, Los investigadores seleccionan la tecnología de IA más adecuada. Resulta que los mapas de salinidad son los más adecuados para el estudio de nodos. Permiten resaltar los nudos que se pueden atar entre sí. Además, la inteligencia artificial permitió crear una fórmula matemática adecuada para todos los casos.

Ejemplo: el estudio de las simetrías

Las simetrías juegan un papel importante en muchas áreas de las matemáticas. Para estudiarlo, los matemáticos cuentan con herramientas como gráficas y expresiones algebraicas llamadas polinomios. Durante varias décadas, los matemáticos han sugerido que esto es posible Para calcular estos polinomios de inteligencia artificial, porque los gráficos muestran rápidamente sus limitaciones. Usando inteligencia artificial, los investigadores han dividido un gráfico complejo en partes más pequeñas que son más fáciles de analizar. Por lo tanto, el algoritmo logra muy rápidamente identificar gráficos y polinomios que provienen de las mismas simetrías.

¿Cuáles son las aplicaciones en matemáticas?

Todas las áreas de las matemáticas en las que se utilizan cantidades masivas de datos pueden hacer uso de la inteligencia artificial para resolver problemas complejos. Las técnicas de aprendizaje automático utilizadas en la IA se pueden aplicar a otras disciplinas científicas como la biología, la química, la física o incluso la economía.

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Con herramientas estándar, un matemático puede tardar semanas o meses en intentar probar una fórmula matemática y encontrarla incorrecta. Estas suposiciones generadas por computadoras e inteligencia artificial ahorran un tiempo valioso en la solución de este tipo de problemas.

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En cuanto a DeepMind, aplica todas estas nuevas revoluciones en inteligencia artificial creando una red neuronal virtual masiva capaz de aprender a jugar videojuegos como un humano. Su otro avance asombroso es el desarrollo de la base de datos más grande del mundo para estudiar las aproximadamente 20.000 proteínas que componen el cuerpo humano.

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