AIと人間知識の融合で難解な物理問題に挑戦(Scientists pair AI and human knowledge to tackle notoriously difficult physics question)

2026-02-11 シカゴ大学(UChicago)

米国・University of Chicagoの研究チームは、複雑で長年解明が難しかった「乱流」という物理現象のモデル化に、人工知能(AI)と人間の知識を統合する新しいアプローチを提案した。乱流は大気や海洋、太陽表面など多様な自然現象の根底にあり、渦の相互作用を正確に数学的に記述することが困難だった。研究では、AIを単独で活用するのではなく、従来の物理理論や専門家の知識を組み合わせることで、渦のスケール間相互作用のモデルを発見・高速化する手法が示された。この「方程式発見」と呼ばれるAI技術により、乱流や他の複雑現象の理解と精密な予測が進む可能性がある。AIは探索と発見の加速に寄与し、人間の直感や基礎理論と協調することで、これまで突破できなかった物理学の難問に光を当てることが期待されている。

AIと人間知識の融合で難解な物理問題に挑戦(Scientists pair AI and human knowledge to tackle notoriously difficult physics question)
The turbulent swirling of fluids, including water and air, has remained stubbornly difficult for scientists to model computationally. A new study shows how AI models could be used to tackle this and other scientific questions.Photo copyright Shutterstock

<関連情報>

地球物理学的乱流に対する解析的かつAIによって発見された、安定的、正確かつ一般化可能なサブグリッドスケール閉包 Analytical and AI-Discovered Stable, Accurate, and Generalizable Subgrid-Scale Closure for Geophysical Turbulence

Karan Jakhar, Yifei Guan, and Pedram Hassanzadeh
Physical Review Letters  Published: 10 February, 2026
DOI: https://doi.org/10.1103/v28b-5qmp

Abstract

By combining artificial intelligence and fluid physics, we discover a closed-form closure for 2D turbulence from small direct numerical simulation data. Large-eddy simulation with this closure is accurate and stable, reproducing direct numerical simulation statistics, including those of extremes. We also show that the new closure could be derived from a fourth-order truncated Taylor expansion. Prior analytical and artificial-intelligence-based work only found the second-order expansion, which led to unstable large-eddy simulation. The additional terms emerge only when interscale energy transfer is considered alongside standard reconstruction criterion in the sparse-equation discovery.

0106流体工学
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