چارچوب هوش مصنوعی DIMON، یک فناوری نوآورانه از دانشگاه جانز هاپکینز، شیوه حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی را دگرگون کرده است. این فناوری به کامپیوترهای شخصی قدرت می‌دهد شبیه‌سازی‌های پیچیده‌ای را که پیش‌تر تنها از ابررایانه‌ها برمی‌آمد، اجرا کنند. کاربردهای چارچوب هوش مصنوعی DIMON گسترده است و شامل تشخیص سریع‌تر بیماری‌های قلبی و بهینه‌سازی طرح‌های مهندسی می‌شود.
چارچوب هوش مصنوعی DIMON: تبدیل لپ‌تاپ به ابررایانه
کامپیوترهای شخصی مدت‌هاست که برای حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، که پایه و اساس تحقیقات علمی و مهندسی هستند، با مشکل مواجه بوده‌اند. از پیش‌بینی استحکام پل‌ها گرفته تا شبیه‌سازی قلب انسان، این معادلات به قدرت محاسباتی بسیار زیادی نیاز دارند. به همین دلیل، چنین محاسباتی اغلب به ابررایانه‌ها سپرده می‌شد. اما چارچوب هوش مصنوعی جدیدی به نام DIMON (Diffeomorphic Mapping Operator Learning) این روند را تغییر می‌دهد.
چالش معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی
معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، نحوه تغییرات متغیرهایی مانند تنش، گرما یا حرکت را در مواد توصیف می‌کنند. این معادلات برای مدل‌سازی سیستم‌های پیچیده، مانند واکنش یک ساختمان به فشارهای محیطی یا نحوه تغییر شکل یک خودرو در تصادف، ضروری هستند. حل این معادلات بسیار دشوار است. هر تغییر در شکل یا اندازه، معمولاً نیازمند شبیه‌سازی جدیدی است که این فرآیند را کند و پرهزینه می‌کند.
DIMON: کارایی مبتنی بر هوش مصنوعی
DIMON که توسط ناتالیا ترایناوا در دانشگاه جانز هاپکینز توسعه یافته، از هوش مصنوعی برای متحول کردن این فرآیند استفاده می‌کند. برخلاف روش‌های سنتی که برای هر شکل یا سناریوی جدید از ابتدا شروع می‌کنند، DIMON یاد می‌گیرد که چگونه راه‌حل‌ها در هندسه‌های مختلف تغییر می‌کنند. با ذخیره اطلاعات فیزیک پایه، DIMON می‌تواند به سرعت پاسخ مسائلی را که قبلاً روزها محاسبه نیاز داشتند، پیش‌بینی کند.
ترایناوا می‌گوید: “این راه‌حل تأثیر قابل توجهی در حوزه‌های مهندسی خواهد داشت، زیرا عمومی و مقیاس‌پذیر است و برای حل معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی روی هندسه‌های مختلف در هر زمینه‌ای کاربرد دارد.”
کاربردهای دنیای واقعی
تشخیص سلامت قلب
یکی از کاربردهای متحول‌کننده DIMON در حوزه قلب و عروق است. دانشمندان این چارچوب را روی بیش از ۱۰۰۰ مدل قلب مجازی – مشابه دیجیتالی قلب بیماران واقعی – آزمایش کرده‌اند. این به محققان اجازه می‌دهد تا اختلالات ریتم قلبی خطرناک را تنها در چند ثانیه و با استفاده از یک کامپیوتر رومیزی معمولی پیش‌بینی کنند، کاری که قبلاً با ابررایانه ساعت‌ها یا حتی روزها طول می‌کشید.
ترایناوا می‌گوید: “با این رویکرد جدید هوش مصنوعی، سرعت دستیابی به راه‌حل باورنکردنی است. زمان محاسبه پیش‌بینی یک مدل قلب دیجیتال از چندین ساعت به ۳۰ ثانیه کاهش می‌یابد.”
مهندسی و فراتر از آن
DIMON علاوه بر مراقبت‌های بهداشتی، می‌تواند بهینه‌سازی طراحی را در صنایع مختلف متحول کند. مهندسان می‌توانند چندین سازه – مانند پل‌ها، پهپادها یا وسایل نقلیه – را در زمان بسیار کمتری آزمایش کنند و نوآوری را با هزینه کمتر افزایش دهند. محاسبات سریع‌تر به معنای تصمیم‌گیری سریع‌تر است و به محققان این امکان را می‌دهد تا ایده‌هایی را که قبلاً به دلیل محدودیت زمان یا منابع امکان‌پذیر نبودند، بررسی کنند.
آینده نوآوری در دسترس همه
انعطاف‌پذیری و کارایی DIMON، آن را به ابزاری قدرتمند برای صنایعی تبدیل می‌کند که به شبیه‌سازی‌های پیچیده متکی هستند. با حذف نیاز به شروع مجدد محاسبات برای هر شکل جدید، این چارچوب هوش مصنوعی، دسترسی به ابزارهای محاسباتی پیشرفته را برای همه فراهم می‌کند. شرکت‌های کوچک‌تر که ممکن است به ابررایانه دسترسی نداشته باشند، اکنون می‌توانند پروژه‌های پیچیده را با استفاده از سخت‌افزار استاندارد انجام دهند.
با ادامه توسعه این فناوری پیشگامانه توسط تیم ترایناوا، کاربردهای بالقوه آن بسیار گسترده است. به لطف DIMON و توانایی آن در آزادسازی قدرت محاسباتی کامپیوترهای شخصی، خودروهای ایمن‌تر، زیرساخت‌های مقاوم‌تر و راه‌حل‌های پیشگیرانه در مراقبت‌های بهداشتی می‌توانند به امری عادی تبدیل شوند.
تحقیقات مربوط به DIMON اخیراً در Nature Computational Science منتشر شده است که نشان‌دهنده آغاز دوره‌ای جدید در حل مسئله مبتنی بر هوش مصنوعی است.
اگر به خواندن کامل این مطلب علاقه‌مندید، روی لینک مقابل کلیک کنید: earth
