AI & computing › AI-gestuurde wetenschappelijke ontdekkingen
Natuurkundige laat AI-model Claude onopgeloste deeltjesfysica-sommen kraken
Natuurkundige Matthew Schwartz van Harvard ontdekte dat AI-chatbot Claude pas echt nuttig werd toen hij stopte met het model als mensvervanger te behandelen. Door te zoeken naar taken die precies bij de sterke punten van het taalmodel passen, bouwde hij de toolkit BootLoops, die inmiddels onopgeloste berekeningen in de deeltjesfysica oplost en verrassende zijsprongen maakt naar ecologie en genetica.
De Amerikaanse natuurkundige Matthew Schwartz liet zich maandenlang ergeren aan AI-chatbot Claude als onderzoeksassistent: elke zin moest hij corrigeren, elke zijspoor moest hij afkappen. Tot hij de aanpak omdraaide. In plaats van Claude te dwingen te werken als een menselijke collega, ging hij op zoek naar taken die precies aansluiten op wat het taalmodel wél goed kan. Dat leverde een nieuwe softwaretoolkit op, BootLoops, die inmiddels doorbraken oplevert in de deeltjesfysica.
Van worstelen naar samenwerken
Schwartz werkt aan zogeheten scattering amplitudes: de wiskundige formules die natuurkundigen gebruiken om metingen van deeltjesversnellers als de Large Hadron Collider te verklaren. Smash je twee protonen tegen elkaar met een energie van 13 biljoen elektronvolt, dan beschrijft de amplitude welk nieuw deeltje — een Higgsboson of iets onbekends — uit de botsing ontstaat. Zo'n berekening kan zomaar een hele promotie in beslag nemen. Schwartz liet Claude eerst bestaande berekeningen uit zijn eigen publicaties overzetten naar werkende software. Tot zijn verbazing deed het model in twintig minuten waar hij zelf weken coderen aan kwijt was, en wees het hem ook nog op een efficiëntere rekenmethode die hij niet kende.
Onopgeloste sommen in de deeltjesfysica
Daarna ging Schwartz op zoek naar berekeningen die nog niemand had gedaan. De eenvoudigste categorie amplitudes bleek al grotendeels door mensen opgelost. Dus liet hij Claude de volgende, veel lastigere stap proberen: amplitudes met elliptische functies. Daarvan zijn er wereldwijd maar een handvol ooit volledig uitgerekend, en nog nooit met de methode die Schwartz gebruikt. Niet omdat het onmogelijk was, maar omdat de benodigde kennis over te veel vakgebieden verspreid lag om door één persoon verzameld te worden. Claude bouwde de ontbrekende software zelf en loste het ene integraal na het andere op.
Van botsende protonen naar kwallenbloei
Het patroon dat Schwartz steeds vaker zag: dezelfde wiskundige truc uit de natuurkunde blijkt ook problemen in heel andere vakgebieden op te lossen, van ecologie tot populatiegenetica en economie. Omdat hij zelf geen expert is in die gebieden, vroeg hij specialisten te beoordelen of de vondsten van Claude ook echt relevant waren — technisch correct is namelijk niet hetzelfde als wetenschappelijk interessant. Met hun hulp kon hij BootLoops bijsturen naar vragen die er in die vakgebieden daadwerkelijk toe doen. Schwartz noemt dit soort taken 'Claude-shaped': precies afgestemd op wat de huidige generatie agentic AI wél kan, in plaats van op wat onderzoekers zelf zouden willen. Hij heeft BootLoops open source gemaakt, zodat andere wetenschappers er met hun eigen AI-model mee kunnen experimenteren. Het past in een bredere trend van AI-gestuurde wetenschappelijke ontdekkingen, waarbij taalmodellen niet zelf de wetenschapper zijn, maar wel razendsnel rekenwerk en codeerwerk uit handen nemen dat voorheen jaren kostte.
Achtergrond & begrippen
Wat betekent dit voor de toekomst? Dit voorbeeld laat zien dat AI-modellen vooralsnog geen zelfstandige wetenschappers zijn, maar wel enorm waardevol worden zodra onderzoekers taken kiezen die aansluiten op hun sterke punten: coderen, rekenen en kennis uit talloze vakgebieden combineren. Dat kan onderzoek dat voorheen jaren duurde, terugbrengen tot weken, en legt verrassende verbanden tussen vakgebieden die voorheen los van elkaar stonden.
- Verstrooiingsamplitude (scattering amplitude)
- De wiskundige formule die beschrijft wat er gebeurt als deeltjes in een versneller tegen elkaar botsen.
- S-matrix bootstrapmethode
- Een rekentechniek waarbij je steeds meer natuurkundige randvoorwaarden oplegt totdat er maar één mogelijke uitkomst overblijft, in plaats van de hele berekening uit te rekenen.
- Elliptische Feynman-integraal
- Een bijzonder lastige categorie wiskundige integralen uit de deeltjesfysica, waarvan er wereldwijd maar een handvol ooit volledig is opgelost.
- Deeltjesversneller
- Een machine, zoals de Large Hadron Collider, die deeltjes op hoge snelheid laat botsen om de bouwstenen van de natuur te onderzoeken.
- Higgsboson
- Het deeltje dat verklaart waarom andere deeltjes massa hebben, ontdekt met de Large Hadron Collider.
- Agentic AI
- AI-systemen die niet alleen antwoorden geven, maar zelfstandig taken uitvoeren, zoals code schrijven en problemen oplossen.
Bronnen
Dit artikel is met behulp van AI geschreven op basis van bovenstaande bronnen en is geen letterlijke vertaling. Zo werkt onze redactie.
