Dibujo20171021 Performance of AlphaGo Zero nature24270_F6

El mejor jugador de Go del mundo es AlphaGo Zero, una inteligencia artificial de la compañía Google DeepMind, que ha aprendido a jugar sola. Se usa una técnica de aprendizaje con refuerzo, el tipo estándar de aprendizaje no supervisado. AlphaGo Zero ha vencido 100-0 a AlphaGo Master, que venció 3–0 a Ke Jie (el número uno mundial), la versión mejorada de AlphaGo Lee, que venció 4–1 a Lee Sedol (el mejor jugador de las últimas décadas), la versión mejorada de AlphaGo Fan, que venció a Fan Hui (que era el campeón europeo de Go). ¿Qué diferencia a AlphaGo Zero de sus versiones anteriores? Resumiendo mucho, un orden de magnitud en potencia de cálculo.

AlphaGo Zero ha demostrado que el aprendizaje supervisado de las versiones anteriores de AlphaGo, cómo juegan los humanos, era irrelevante. Toda una sorpresa para muchos expertos. Incluso en DeepMind se pensaba que dicho entrenamiento fue clave en la victoria de AlphaGo Fan contra Fan Hui, por ello este jugador fue contratado para mejorar el juego del futuro AlphaGo Lee. Hoy sabemos que bastaba una mayor potencia de cálculo para prescindir de las partidas contra humanos. AlphaGo Lee ejecutó 4,9 millones de partidas contra sí misma, durante 3 días y se ejecutaba en una máquina con 4 TPUs (chips especializados en simular redes de neuronas artificiales). Alpha Go Zero ha ejecutado 30 millones de partidas contra sí misma, durante 42 días y se ejecuta en 48 TPUs. Su victoria contra AlphaGo Master ha sido aplastante: 100–0.

Te recuerdo que la victoria de Lee Sedol (el último humano en vencer a una inteligencia artificial en el Go), gracias a la jugada bautizada la mano de dios, fue debida a un error en el método de Montecarlo (MTCS) que analiza de forma sistemática el árbol de búsqueda mediante un algoritmo alfa-beta; dicho algoritmo no era el mejor del mundo. En AlphaGo Master se implementó el mejor del mundo; en AlphaGo Zero se ha usado uno similar al que tenía AlphaGo Lee. Por cierto, algunos medios minimizan su importancia y lo llaman “el conocimiento de las reglas básicas del juego del Go”.

¿Estamos hoy más cerca de una inteligencia artificial intuitiva y/o consciente? No, faltaría más. Problemas triviales para un humano (más difíciles de formalizar que jugar al Go) son imposibles para las máquinas (todavía). Aún así, se trata de un hito histórico de Google DeepMind y se ha publicado en un nuevo artículo en Nature (en mi opinión de forma inmerecida, porque no ha habido ningún avance técnico relevante; con seguridad el editor busca el revuelo mediático que provocan estas noticias). El artículo es David Silver, Julian Schrittwieser, …, Demis Hassabis, “Mastering the game of Go without human knowledge,” Nature 550; 354–359 (19 Oct 2017), doi: 10.1038/nature24270; más información en Satinder Singh, Andy Okun, Andrew Jackson, “Artificial intelligence: Learning to play Go from scratch,” Nature 550: 336–337 (19 Oct 2017), doi: 10.1038/550336a.

Leer más

Dibujo20171020_Fermi-LIGO_INTEGRAL_Graph_Still_Times

El 17 de agosto de 2017 sobre las 14:39:45 (UTC/GMT+2, Madrid) se empezó a observar una onda gravitacional en los dos detectores de LIGO. Tras unos 100 segundos, se alcanzó el pico de amplitud y el final de la onda gravitacional, llamada GW170817, a las 14:41:04. Dos segundos más tarde el telescopio espacial Fermi de la NASA (50–300 keV) observó el brote corto de rayos gamma (se inició a las 14:41:06 y finalizó en 256 ms); de forma simultánea el telescopio espacial INTEGRAL de la ESA (100–1000 keV) observó la misma señal, llamada sGRB 170817A (aunque con una duración de 100 ms). El sistema automático de alerta de Fermi generó un aviso 16 segundos más tarde, que se recibió en la base de datos de alertas de la colaboración LIGO-Virgo.

La señal en LIGO-Virgo (LVC) se observó tanto en Hanford (H1) como en Livingston (L1), pero el sistema de detección automático rechazó la señal de L1 porque vino acompañada de un ruido espurio localizado (glitch) de origen instrumental. A las 14:47:18 el sistema de análisis automático de LVC informó de la existencia de una señal muy clara en H1, pero no en L1. A las 14:47:22 otro sistema de análisis automático de LVC informó por correo electrónico a los expertos de LVC de la coincidencia entre la señal en H1 y la señal observada por Fermi. Los expertos observaron que la señal de H1 también aparecía en L1, si se eliminaba el glitch.

A las 14:58:25 un experto de LVC decidió que se debía generar una alerta a los 70 grupos de astrónomos colaboradores de LVC; el visto bueno definitivo del grupo de expertos se obtuvo a las 14:58:47 y se generó el aviso automático oficial a las 15:08:15 (unos 18 minutos después de registrar la señal). La versión en texto de la alerta, llamada circular GCN 21505 (LIGO/Virgo G298048: Fermi GBM trigger 524666471/170817529) , con el mensaje “candidato a fusión de dos estrellas de neutrones con posible contrapartida en Fermi GBM”, se publicó a las 15:21:42 (unos 40 minutos después de registrar la señal). A las 15:47:37 apareció un texto de aviso de Fermi, llamada circular GCN 21506, con el mensaje “GRB corto unos 2 segundos despúes de una contrapartida en un solo interferómetro de LIGO”. A las 15:57:47 apareció un texto de alerta de Integral, llamada circular GCN 21507, con el mensaje “INTEGRAL detecta contrapartida a la señal de LIGO-Virgo G298048″ (unos 66 minutos tras registrar la señal).

Más información en listado de circulares de alerta GW170817 / GRB170817A. Recomiendo la lectura de A. Goldstein, P. Veres, …, M. Stanbro, “An Ordinary Short Gamma-Ray Burst with Extraordinary Implications: Fermi-GBM Detection of GRB 170817A,” Astrophysical Journal Letters 848: L14 (2017), doi: 10.3847/2041-8213/aa8f41, arXiv:1710.05446 [astro-ph.HE]; V. Savchenko, C. Ferrigno, …, P. Ubertini, “INTEGRAL Detection of the First Prompt Gamma-Ray Signal Coincident with the Gravitational Wave Event GW170817,” Astrophysical Journal Letters 848: L15 (2017), doi: 10.3847/2041-8213/aa8f94, arXiv:1710.05449 [astro-ph.HE]; y ANTARES, IceCube, Pierre Auger, LIGO Scientific, Virgo Collaborations, “Search for High-energy Neutrinos from Binary Neutron Star Merger GW170817 with ANTARES, IceCube, and the Pierre Auger Observatory,” arXiv:1710.05839 [astro-ph.HE].

Leer más

Dibujo20171020-regulus-star-nature-astronomy

“La estrella Régulo (α Leonis) es un sistema estelar cuádruple: Régulo A es una estrella blanco-azulada con una enana blanca como compañera, cuyo periodo orbital es de 40,11 días; les acompañan Régulo B, una enana naranja, y Régulo C, una enana roja. Régulo A es una estrella de la secuencia principal, como el Sol, pero rota sobre sí misma con un período de solo 15,9 horas —el Sol emplea más de 25,6 días—. Al rotar tan rápido, su forma está achatada en sus polos (figura, izquierda); en 1968 Harrington y Collins predijeron que su atmósfera tenía que emitir luz polarizada (figura, derecha). Se acaba de publicar en Nature Astronomy la confirmación de esta predicción [1]”. Seguir leyendo en el Cuaderno de Cultura Científica.

Artículos citados: Daniel V. Cotton, Jeremy Bailey, …, J. H. Hough, “Polarization due to rotational distortion in the bright star Regulus,” Nature Astronomy (18 Sep 2017), doi: 10.1038/s41550-017-0238-6; J. Patrick Harrington, “Polarization from a spinning star,” Nature Astronomy (18 Sep 2017), doi: 10.1038/s41550-017-0267-1; S. Chandrasekhar, “On the radiative equilibrium of a stellar atmosphere. X,” Astrophysical Journal 103: 351–370 (1946), doi: 10.1086/144816; y J. P. Harrington and G. W. Collins, “Intrinsic polarization of rapidly rotating early-type stars,” Astrophysical Journal 151: 1051–1056 (1968), doi: 10.1086/149504.

“Por supuesto, confirmar una predicción teórica que estaba libre de controversias no parece una gran noticia. (…). Sin embargo, sin lugar a dudas, la astronomía estelar basada en la polarización tiene un futuro muy prometedor”. El artículo es Francisco R. Villatoro, “La luz polarizada de la estrella más brillante de Leo”, Cuaderno de Cultura Científica, 20 Oct 2017.

Dibujo20171019 base antiproton magnetic moment nature com

Por primera vez en la historia una medida de precisión de la antimateria es más precisa que sobre la materia. El experimento BASE del CERN publica en Nature la medida más precisa del momento magnético del antiprotón, que alcanza 1,5 partes por cada mil millones, en concreto, −2,792 847 344 1(42) μN, al 68% CL. Esta medida mejora en un factor de 350 a su medida publicada en enero (LCMF, 18 Ene 2017). El valor es compatible con el momento magnético del protón, μp = 2,792 847 350 (9) μN (donde μN es el magnetón nuclear), cuya precisión es de 3,2 partes por cada mil millones. Una precisión inferior para el protón a la lograda por BASE para el antiprotón.

Este logro impresionante de BASE se ha obtenido gracias al AD (Antiproton Decelerator) del CERN y se publica en C. Smorr, S. Sellner, …, S. Ulmer, “A parts-per-billion measurement of the antiproton magnetic moment,” Nature 550: 371–374 (19 Oct 2017), doi: 10.1038/nature24048; la nota de prensa del CERN en “The BASE experiment breaks its own precision measurement record of antiproton’s magnetic moment,” CERN, 18 Oct 2017.

Más información sobre BASE y sobre esta medida en “Nueva medida de BASE del momento magnético del antiprotón,” LCMF, 18 Ene 2017.

Dibujo20171019 podcast fabrica de la ciencia 310 premios nobel ivoox

Ya puedes escuchar el podcast iVoox del Programa 310 de La Fábrica de la Ciencia, “Detección de ondas gravitacionales de la fusión de estrellas de neutrones y los premios Nobel 2017. #310. LFDLC”, en el que Jorge Onsulve Orellana, @jonsulve, me ha entrevistado. ¡Qué disfrutes del podcast!

Leer más

Dibujo20171015 steven weinberg at this blackboard

La teoría del modelo estándar nació con la unificación electrodébil que publicó Steven Weinberg en 1967. Su famoso artículo “A Model of Leptons,” Phys. Rev. Lett. 19: 1264 (20 Nov 1967), doi: 10.1103/PhysRevLett.19.1264, fue enviado a dicha revista el 17 de octubre de 1967. Por tanto, se cumplen 50 años de dicho trabajo, uno de los más importantes del siglo XX, que pasó sin pena ni gloria (solo recibió dos citas) entre 1967 y 1971. Tras el descubrimiento de ‘t Hooft y Veltman de que la teoría electrodébil era renormalizable se transformó en un artículo de premio Nobel, galardón que Weinberg recibió en 1979 (junto a Glashow y Salam).

Hoy en día el artículo de Weinberg, con solo tres páginas, es el segundo más citado en física de altas energías (HEP) según INSPIRE, con más de 10 800 citas; el artículo más citado, con más de 13 100 citas, es el del argentino Juan Martin Maldacena, “The Large N limit of superconformal field theories and supergravity,” Adv. Theor. Math. Phys. 2: 231-252(1998), Int. J. Theor. Phys. 38: 1113-1133 (1999), doi: 10.1023/A:1026654312961; por supuesto, estos artículos están lejos de las 59417 citas acumuladas por todas las ediciones del “Review of Particle Physics” del Particle Data Group (PDG).

Más información en Frank Close, “Birth of a symmetry,” CERN Courier, 13 Oct 2017; también en la entrevista a Steven Weinberg de Matthew Chalmers, “Model physicist,” CERN Courier, 13 Oct 2017.

Leer más

DIbujo20171016 des hubble constant measurement GW170817

Hoy ha nacido la cosmología basada en ondas gravitacionales gracias a la estimación de la constante de Hubble lograda usando la onda gravitacional GW170817. La detección óptica de la fuente de GW170817 permite usarla como candela astronómica (como se hace con las supernovas Ia) para estimar distancias y con ellas estudiar la expansión cósmica. La ventaja es que las ondas gravitacionales permiten estimar la distancia a la fuente sin usar ninguna escalera de distancias. El resultado obtenido 70,0+12,0−8,0 km/s/Mpc (al 68% CL) es compatible con la medida de Planck 2015 y con la medida obtenida usando la escalera de distancias. Aún muy siendo imprecisa, como es independiente de ambas, se trata de un primer paso hacia un prometedor nuevo método para medir la constante de Hubble que podría resolver la tensión actual entre dichas medidas.

Por supuesto, se pueden usar las ondas gravitacionales para estimar la constante de Hubble incluso si no hay contrapartida óptica. Sin embargo, la precisión lograda no permite considerarlas como candelas estándar si no se observa dicha contrapartida. Lo importante de la nueva medida es que cuando haya decenas de observaciones gravitacionales multimensajero de fusiones de estrellas de neutrones podremos obtener un valor tan preciso como el obtenido con medidas cosmológicas, e incluso ir más allá.

El artículo es The LIGO Scientific Collaboration and The Virgo Collaboration, The 1M2H Collaboration, The Dark Energy Camera GW-EM Collaboration and the DES Collaboration, The DLT40 Collaboration, The Las Cumbres Observatory Collaboration, The VINROUGE Collaboration, The MASTER Collaboration, “A gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant,” Nature (16 Oct 2017), doi: 10.1038/nature24471, Draft, 14 Oct 2017 [PDF]. El método usado fue concebido por Bernard F. Schutz, “Determining the Hubble constant from gravitational wave observations,” Nature 323: 310-311 (1986), doi: 10.1038/323310a0.

[PS] Recomiendo también Eleonora Di Valentino, Alessandro Melchiorri, “Cosmological constraints combining Planck with the recent gravitational-wave standard siren measurement of the Hubble constant,” arXiv:1710.06370 [astro-ph.CO]; C. Guidorzi, R. Margutti, …, P. K. G. Williams, “Improved Constraints on H0 from a combined analysis of gravitational-wave and electromagnetic emission from GW170817,” arXiv:1710.06426 [astro-ph.CO]; Naoki Seto, Koutarou Kyutoku, “Prospects of the local Hubble parameter measurement using gravitational waves from double neutron stars,” arXiv:1710.06424 [astro-ph.CO]; David Fernández-Arenas, Elena Terlevich, …, Spyros Basilakos, “An independent determination of the local Hubble constant,” arXiv:1710.05951 [astro-ph.CO].

[/PS]

Leer más

DIbujo20171016_GW_Versus_Matter_STILL__CREDIT__Karan_Jani_Georgia_Tech

Se confirma el rumor, la colaboración LIGO-Virgo ha observado la fusión de dos estrellas de neutrones. Sendos cuerpos con un diámetro de unos 20 kilómetros se han fusionado en un agujero negro (lo más probable, aunque no se puede asegurar aún) a una distancia de unos 40 megapársec (unos 130 millones de años luz) de la Tierra. Lo más relevante es que 1,7 segundos tras la detección el telescopio espacial Fermi observó en la misma región del cielo el brote de rayos gamma GRB 170817A; más aún, se ha localizado la fuente en la galaxia elíptica NGC 4993, en la constelación de Hidra. Se trata, por tanto, del nacimiento de la astronomía gravitacional multimensajero, todo un hito en la historia de la astronomía (We all did it!). Más aún, se confirma que las ondas gravitacionales se propagan a la velocidad de luz en el vacío (como predijo Enstein), con un error relativo menor de 3 × 10−16.

Se han fusionado una estrella de neutrones con entre 1,36 y 1,60 masas solares (M⊙) con otra estrellas de neutrones de entre 1,17 y 1,36 M⊙ para dar lugar a un agujero negro (repito, lo más probable) de unas 2,74 M⊙, emitiendo unas 0,025 M⊙ en energía gravitacional. Estos números asumen que la velocidad de rotación de ambas estrellas es baja (|χ| ≤ 0,05), pues si fuera alta (|χ| ≤ 0,89) masas estarían entre 1,36 y 2,26 M⊙ y entre 0,86 y 1,36 M⊙. La fusión de estrellas de neutrones deja una señal mucho menos intensa que la fusión de agujeros negros, pero su duración es mucho más larga; la onda gravitacional GW170817 se ha observado durante unos 100 segundos, cubriendo todo el rango de frecuencias observable con los interferómentros de LIGO.

Pronto habrá múltiples artículos científicos con las observaciones detalladas en el espectro electromagnético (de Fermi, INTEGRAL, Hubble, VLT, etc., hasta un total de 70 observatorios) . Por ahora, nos conformamos con el artículo científico es LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration, “GW170817: Observation of Gravitational Waves from a Binary Neutron Star Inspiral,” Physical Review Letters 119: 161101 (20 Oct 2017), doi: 10.1103/PhysRevLett.119.161101; “GW170817 Press Release,” LIGO-Virgo, 16 Oct 2017. El artículo de DES que localiza la fuente es The DES and DECam GW-EM Collaborations, “The electromagnetic counterpart of the binary neutron star merger LIGO/Virgo GW170817. I. Discovery of the optical counterpart using the Dark Energy Camera,” Draft [PDF], arXiv: submit/2036066 [astro-ph.CO] 12 Oct 2017; y sobre la astronomía multimensajero de LIGO, Virgo y los Partner Astronomy Groups, “Multi-messenger observations of a binary neutron star merger,” Draft [PDF], 06 Oct 2017.

Recomiendo leer a Shane L. Larson, “Songs from the Stellar Graveyard (GW170817),” Write Science, 16 Oct 2017; Ángel López-Sánchez, “The first detection of an electromagnetic counterpart to a gravitational wave event,” AAO News, 17 Oct 2017; .

Leer más

Dibujo20171015 lhc stable beams xenon run lhc page 1

El pasado 12 de octubre de 2017 en el LHC se colisionaron por primera vez núcleos de xenón-129 (formados por 54 protones y 75 neutrones). Hasta ahora solo se habían colisionado protones y núcleos de plomo-208 (con 82 protones y 126 neutrones, sendos números mágicos). El llamado Xenon Run tuvo una duración de unas siete horas, durante las cuales ALICE, ATLAS, CMS y LHCb registraron dichas colisiones. El objetivo es comparar el plasma quark-gluón producido en las colisiones Pb-Pb con el de las colisiones Xe-Xe. No se ha planificado un Xenon Run más largo para este año; habrá que esperar a los resultados de la comparación para tomar la decisión si merece la pena planificarlo para el año que viene (el último del LHC Run 2).

Más información en Corinne Pralavorio, “For one day only LHC collides xenon beams,” CERN News, 12 Oct 2017; Achintya Rao, Marta Verweij, Camelia Mironov, “CMS sees first collisions with Xenon ions,” CMS News, 12 Oct 2017.

Leer más

Dibujo20171011 book cover tales quantum arth hobson

“No hay partículas, solo hay campos. El universo está constituido por campos. No se trata de campos clásicos, como la gravitación, sino de campos cuánticos descritos por la teoría cuántica de campos. [Esta] es la opinión de la mayoría de los físicos que trabajan en este área, aunque todavía no ha llegado a la mayoría de los demás físicos, científicos y público general”. Explicar la mecánica cuántica no relativista usando la teoría cuántica de campos a un público lego, y sin recurrir a ecuaciones matemáticas o a argumentos técnicos, es el objetivo del físico Art Hobson.

Su libro “Tales of the Quantum: Understanding Physics’ Most Fundamental Theory,” Oxford University Press (2017) [287 pp.], es un intento de divulgar que todo está hecho de campos cuánticos, lo que como objetivo me parece muy loable, aunque no sé si un solo libro es suficiente para lograrlo. Aún así, se agradece su intento y por ello creo que este libro es muy recomendable. Sobre todo para los legos interesados en los fundamentos de la física cuántica (pues muchos físicos echarán en falta un tratamiento más técnico).

Art Hobson, profesor emérito de la Universidad de Arkansas, fue galardonado con el premio Robert A. Millikan de 2006 concedido por la American Association of Physics Teachers. Quizás le conozcas por su libro de texto “Physics: Concepts & Connections,” que ya va por la quinta edición (2010). Aunque en este blog apareció gracias a su artículo “There are no particles, there are only fields,” (“No hay partículas, sólo hay campos”), Am. J. Phys. 81: 211, 2013, doi: 10.1119/1.4789885, arXiv:1204.4616 [physics.hist-ph]. Dicho artículo ha sido el germen del libro que reseño. Aunque he de confesar que yo esperaba más de este libro cuando lo leí por primera vez, te recomiendo leerlo si quieres aprender más de los fundamentos de la física cuántica.

Por cierto, el título, “tales of the quantum”, te recordará al blog Cuentos Cuánticos, o a su autor principal, Enrique Borja. Sin lugar a dudas, la intención de Art y de Enrique es similar, acercar la física cuántica a un público general, aunque hay grandes diferencias en su estilo. El de Art es más académico que el de Enrique, que es mucho más informal y divertido, mucho más cercano a la mayoría del público lego.

Leer más