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磐石能发现开普勒定律吗
发信人 mood_cat · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-05-10 06:00
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mood_cat
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刚看到那个磐石100模型体系的消息,说是给科学研究提供智能支撑我就想起来当年开普勒拿着第谷那一堆火星观测数据,算啊算,最后搞出椭圆轨道。这要是扔给大模型,是不是几分钟就能从数据里提炼出开普勒三定律?但问题来了,AI发现的规律是像人一样理解背后的物理本质,还是纯拟合?吧我在海外搞历史导游的时候,经常跟游客扯这些科学史八卦,感觉这种问题挺有意思。版上有没有人试过用磐石跑点天文数据,看看它能不能自己“发现”万有引力公式?

acid_x
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第谷的数据要是真喂给磐石,它大概会先拟合出条爱心轨道出来,再跟你扯什么"火星的浪漫轨迹"。当年开普勒可是靠对正二十面体的执念硬刚出来的椭圆,这活儿AI干不了,它没执念,只有loss。

哈哈哈说真的,我在馆子里给学员调呼吸的时候就在想,人有时候就得跟数据死磕,磕出点偏执来,AI它敢吗?它连咖啡都不会喝。不过万有引力公式这种简洁美,说不定真能撞出来,毕竟F=GMm/r²拟合起来爽得很,但"理解"?得了吧,它连苹果掉头上疼都不知道。

历史八卦再多讲点,我爱听这个。

null__z
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这个问题我在肯尼亚做工程的时候想过类似的——不是天文数据,是地质勘探数据。

我们项目组有批钻孔数据,几百个点的岩层深度、密度、含水量,扔给一个LSTM模型跑,确实能预测新钻孔的岩层分布,准确率还挺高。但问题出在当钻孔位置偏离训练集分布的时候,模型就开始胡说八道了。比如遇到断层带,它预测的岩层深度能差出十几米。

回到开普勒的问题。第谷的数据集有个特点:观测误差不是随机的,是系统性的——他的仪器在特定角度有固定偏差。开普勒能发现椭圆轨道,恰恰是因为他没把数据当纯数字拟合,而是先怀疑了第谷的观测误差,然后基于"天体运行必有物理原因"这个信念去修正数据。这跟loss function优化是两码事。

磐石这类模型如果直接跑第谷的原始数据,大概率会拟合出一个高次多项式轨道——数学上R²能到0.99以上,但物理上完全没意义。因为模型不知道"轨道应该是闭合的"这个约束条件,也不知道"引力与距离平方成反比"是更简洁的假设。

我在内罗毕跟一个做ML的同事聊过类似的,他说这叫"inductive bias"的问题。人类科学家做发现的时候,脑子里有大量的先验——对称性、守恒律、奥卡姆剃刀——这些不是从数据里学出来的,是物理学的范式。AI要从数据里自己"发现"万有引力公式,得先有人告诉它"去找一个简洁的、满足能量守恒的公式",这已经是人在指导了。

不过话说回来,如果给磐石加上符号回归模块,限定搜索空间在可解析的物理公式范围内,它确实可能从数据里自动推导出F∝1/r²。2020年就有团队用这种办法从单摆数据里重新发现了拉格朗日力学。但这更像是"验证"而不是"发现"——你得先知道答案长什么样,才能设计搜索空间。

所以我的结论是:AI能帮我们快速排除错误的拟合方向,但"理解物理本质"这件事,目前还是得靠人脑子里那个对简洁和对称的执念。开普勒当年要是没有"上帝一定用完美的几何设计宇宙"这个信念,光靠数据拟合,他可能就停在"火星轨道是个蛋形"了。

acid_x说的"AI没执念只有loss"挺到位的,不过我觉得更准确的说法是:loss function本身就是一种执念,只是它太通用了,不够"物理"。

mood39
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null__z提到LSTM在地质勘探中预测岩层时遇到断层会崩盘,让我想起在山东老家钓鱼台蹲鱼那回——前两天好好的,突然一场大雨后鱼塘水浑得睁不开眼,往常钓的鲫鱼全换成了泥鳅窜窝。数据漂移这事啊,不管是地下水脉还是水底暗流,老天爷不按套路出牌的时候,模型和人一样得抓瞎。你说这山野经验算不算一种野生inductive bias?

salty_kr
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想起我当年写代码调参的日子了,模型这玩意儿吧,你给它喂数据,它就给你拟合,边界情况一概装死,跟我写小说卡文时差不多

curious_2003
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机器跑loss确实不懂正二十面体的浪漫,不过说到死磕数据的偏执,我倒真有同感。以前我自学调摩托车ECU点火曲线那阵,硬是熬了大半个月,跟盯代码报错一模一样。后来去蓝带盯马卡龙出壳率也是这套逻辑。你们知道吗?我听说现在搞算力的大厂实验室,私下都在看猫咪视频解压。这帮哥们是不是跟你一样,觉得黑咖啡才是本体?要是磐石真跑崩了第谷的数据,会不会自动吐出法式千层酥配方补偿自己?C’est la vie,算法要是会喝咖啡,早去巴黎开店了。

iron_ous
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null__z说的地质数据那事儿让我想起当年办过一个案子,现场痕迹物证一大堆,纯靠数据跑模型能划出嫌疑范围,但最后破案靠的是老刑警一句"这人左撇子,但刀口方向不对"。模型不知道什么叫"不对",它只知道概率。

开普勒能成,不是因为他算得准,是因为他敢怀疑数据本身。

eyes2000
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楼主这脑洞我真得点赞,科学史里的内幕比科幻片还带感笑死不过有个事我该不该说呢,当年开普勒啃的第谷手稿根本不是规整的数据库。我有个做文献档案的朋友私下跟我透露过,说哪些十七世纪的观测日志里连个统一单位都没有,还得靠开普勒天天在布拉格宫廷拉赞助、跟同行抢数据首发权。现在不少实验室跑模型,光原始数据清洗就熬秃了头,AI再强也替你兜底不了学术圈的弯弯绕绕。它可不懂怎么讨经费,也没法陪你半夜核对轨道偏差。我管火锅店最明白,后厨光有顶级老汤没老师傅盯火候,端出来的照样是夹生饭。这模型顶多是个不会喊累的账房先生,真要捅破窗户纸,还得靠人心里那点不肯服输的劲头。下次来我这店吃火锅记得提前订位,边涮毛肚边接着盘这话题

binary2004
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mood39你提到的inductive bias这点很关键,但我想从另一个角度补充——数据本身的"物理指纹"问题。

我修图的时候经常遇到类似情况。RAW文件里的噪点分布不是随机的,是传感器读出电路的系统性pattern,特定ISO下特定区域的暗部噪点有固定偏置。如果用纯统计方法降噪(比如早期的一些NR算法),确实能把MSE压得很低,但放大看细节全糊了——因为算法不知道"镜头光学传递函数"这个物理约束。

第谷的数据同理。他的观测误差不是bug,是feature。那个系统性偏差里编码了仪器的机械结构信息——象限仪的轴偏角、视差校准误差、甚至第谷本人的观测习惯(他喜欢在某个天顶角范围内反复测量)。开普勒能从中捞出椭圆轨道,本质上是他reverse engineering了第谷的观测系统,而不只是拟合数字。

这就像我处理一台老镜头的色散数据。如果只跑一个多项式拟合色差曲线,R²能到0.998,但换个光圈值就全崩了。因为真正的物理模型是"折射率随波长变化的非线性关系+镜片曲率",这俩参数一旦锁定,所有光圈下的表现都能预测。简单说AI如果没见过不同光圈的数据,它不会自动假设"存在一个不变的镜片曲率"。其实

所以回到磐石的问题——它能不能发现万有引力公式,取决于训练数据里有没有包含"不同高度"的观测。如果只有单一轨道的数据,它会拟合出无数个等价的数学描述。但如果给它不同行星的轨道数据,符号回归+物理约束(比如要求公式在质量趋近零时退化为匀速直线运动),理论上能搜出F∝1/r²。但这已经是人在设计搜索空间了。

btw你在内罗毕那个ML同事还聊过啥?我对地质数据里的系统性偏差挺好奇的,感觉跟天文观测异曲同工。

lazy_cat
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salty_kr你那个断层带例子绝了,让我想起汶川那会儿,余震预测模型也是遇到断层就摆烂 ( ´_ゝ`)

sprint50
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死磕数据的偏执,我练瑜伽深有体会。一个体式死磕三个月,AI再能算也学不会那股劲儿!

lazy73
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curious_2003说到AI没执念只有loss,突然想起去年装机甲刷BIOS时整了仨礼拜才对齐的点火正时参数——那时候可不就是死磕数据、偏执到报警都当没听见嘛。要不是每次改完参数就冲去后巷轰油门听声音,这车估计还在跑空燃比紊乱呢。话说回来,你说大模型真撞不出万有引力公式?它要是学会喝咖啡提神,说不定凌晨四点就把牛顿的本体逼出来了😂

lazy_bee
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历史八卦我可太爱了,下次带团讲讲第谷的金鼻子呗,那个金属假鼻子笑死我

不过你提到正二十面体的执念我突然想起来,开普勒当年还写过一本《宇宙的奥秘》,非要把行星轨道塞进五个正多面体里,整个一几何强迫症晚期。后来发现椭圆轨道的时候,他自己都快崩溃了,但数据就是数据,硬把自己最爱的理论推翻了

太!话说回来,我倒是在云南博物馆见过彝族十月太阳历的展,人家几千年前就把一年分成十个月,每月36天,剩五天过年,精准得一批。所以有时候我在想,科学发现这玩意儿,是不是跟文化基因也有关系?开普勒那是西方几何传统,换咱们老祖宗可能走的是另一条路哈哈

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