Universiteit Leiden

nl en

Met kunstmatige intelligentie naar nieuwe natuurkunde

De deeltjesversneller van CERN, de Europese Raad voor Kernonderzoek, produceert grote hoeveelheden complexe data met hoge nauwkeurigheid, waardoor ook theoretische voorspellingen nauwkeuriger en sneller moeten worden. Promovendus Ben Ruijl ontwikkelde met zijn onderzoeksteam zeer vernieuwende methoden voor het voorspellen van theoretische uitkomsten. Donderdag 2 november verdedigt hij zijn proefschrift Advances in Computational Methods for Quantum Field Theory Calculations.

Met behulp van de Large Hadron Collider in Genève proberen natuurkundigen meer te weten te komen over elementaire deeltjes, de kleinste bouwstenen van de materie. Het doorrekenen van natuurkundige theorieën is ingewikkeld en tijdrovend. Promovendus Ben Ruijl, verbonden aan het Leiden Institute of Advanced Computer Science (LIACS), is erin geslaagd dat proces substantieel te verbeteren. 

Minder rekenkracht nodig met nieuwe software

De natuurkundige theorieën worden vertaald in wiskundige formules, die met hoge mate van precisie metingen van deeltjesversnellers voorspellen. Door gebruik te maken van technieken uit de kunstmatige intelligentie, zoals het zoekalgoritme Monte Carlo Tree Search, ontwikkelde Ruijl methoden om de formules te vereenvoudigen. Deze methoden zijn op allerlei soorten theorieën van toepassing. Via het open-source programma FORM heeft Ruijl zijn technieken voor iedereen beschikbaar gemaakt. Onderzoekers wereldwijd kunnen dankzij deze software met minder rekenkracht, geheugen, stroom én financiële middelen complexe berekeningen uitvoeren. Eén computer voert nu in zes dagen tijd een berekening uit waar eerder twintig computers anderhalf jaar voor nodig hadden. 

Nieuw niveau van precisieberekeningen

Volgens Jos Vermaseren, co-promotor, is het onderzoek van Ruijl van grote waarde, omdat het onderzoek naar minuscule afwijkingen in het standaardmodel van de deeltjesfysica mogelijk maakt. Precisieberekeningen zijn belangrijk voor het ontdekken van nieuwe natuurkunde en Ruijls onderzoek tilt de huidige staat van die berekeningen naar een nieuw niveau.

Het onderzoek van Ben Ruijl is onderdeel van onderzoeksprogramma HEPGAME, waarin informatica-onderzoekers van de Universiteit Leiden samenwerken met theoretisch natuurkundigen van het Nationaal instituut voor subatomaire fysica (Nikhef). Het project zet de nieuwste inzichten op het gebied van kunstmatige intelligentie in voor het oplossen van complexe natuurkundige vraagstukken. Ruijl werd in zijn onderzoek begeleid door promotores Jaap van den Herik (LCDS), Aske Plaat (LIACS) en Jos Vermaseren (Nikhef).

Promotie Ben Ruijl