人工智能0.001秒破解三体问题插图

  在刘慈欣的小说《三体》中,基本设定就是一个有着三颗恒星的类地星球,由于恒星轨道的混乱,它一会儿跑这颗恒星附近,一会儿跑那颗附近,一会儿又在两颗恒星中间炙烤,一会儿又远离三颗恒星,所以星球上总在不停地经历恒纪元、乱纪元,爆冷爆热,三体文明只能在温暖的间隙期发展。所以三体人进化出了脱水的绝技,每当乱纪元来临,无法生存的时候,就全部脱水变成一张皮,躲仓库里蛰伏起来;等恒纪元来临的时候,扔水里一泡,就全部复活了。

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这个三星系统就是离我们最近的恒星系,4.2光年外的半人马座α星,目前科学家们也在其中的红矮星比邻星周围,找到了一颗星球。虽然我们不知道那里究竟有没有三体人,但三体问题确实是这个宇宙中最困难、最经典的数学问题之一,因为它不能精确求解,无法预测恒星的轨道数据,所以那里即使存在文明,也只能在恒纪元乱纪元的火与冰中熬煎,换作是你,也会觊觎4.2光年外我们这颗温暖舒适的蓝色星球。

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但现在,英国爱丁堡大学、剑桥大学等四所高校开展的一项研究表明,他们已经找到了比传统办法快10万到1亿倍的方法,来求解三体问题,平均仅用0.001秒就解决了问题!看来三体人可以不用那么麻烦,用400年的时间亿万里迢迢跑来把人类赶到澳大利亚了,让科学家们发一个解决方案过去,4.2年就可以收到,以后就可以根据精确的计算,提前获得恒纪元乱纪元的周期,好好安排自己的生活和文明的发展了。如果他们的舰队还在路上的话,也可以返回老家了,省得和地球争来争去,最后暴露位置,被光粒打击给全部干掉了。

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三体问题是指三个可视为质点的天体,其质量、初始位置和初始速度可以是任意值,相互之间在万有引力作用下的运动规律问题。两个天体之间引力作用下的运动轨迹,用牛顿定律就可非常容易地计算出来,但一旦加入第三个,情况就非常复杂,除了几种特殊场景外,其它都不能精确求解。即使其中一个极小,无法对其它两个天体造成可见的干扰,但长期下来,也会影响整个系统,使之变得无比混乱,大数学家庞加莱因之而发现了混沌理论,也就是现在所说的蝴蝶效应——你在沙发上打个呵欠,空气振动的效应不断传开,三个月后就可能在纽约引发一场暴风雨。此前在2015年,科学家们提出了一种名叫Brutus的先进算法,可以求解三体乃至N体问题任意给定精度的近似收敛解,然而精度越大,计算机模拟计算的时间也会呈指数级增长,导致系统不堪负担,数周甚至数月才能完成计算。


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