Au CERN, l’intelligence artificielle sélectionne les collisions à étudier

Le Large Hadron Collider du CERN génère environ 40 millions de collisions entre particules chaque seconde. Le volume de données dépasse la capacité de stockage et d’analyse de tous les ordinateurs existants. Le laboratoire utilise donc des algorithmes capables de sélectionner en temps réel les événements qui pourraient contenir des informations importantes.

Cette technologie intervient pendant l’expérience, au moment où les données sont produites. Les détecteurs qui entourent les zones de collision enregistrent les traces laissées par les particules. Un système automatique décide en quelques nanosecondes quels signaux conserver pour les analyses ultérieures.

L’apprentissage automatique est utilisé au CERN depuis des décennies. Sa première utilisation remonte à 1987. Elle concernait la détection de pannes sur une machine du laboratoire. Par la suite, des algorithmes similaires ont été appliqués aux données du LHC.

De la découverte du boson de Higgs au futur accélérateur

Lors de la recherche du boson de Higgs, les algorithmes ont filtré les données à la recherche de traces compatibles avec les prévisions théoriques. Le boson est produit rarement et disparaît presque immédiatement. La sélection automatique a permis d’identifier les événements les plus prometteurs. Elle a contribué à la découverte annoncée en 2012.

Aujourd’hui, le CERN expérimente des systèmes fondés sur des réseaux neuronaux. Ces outils peuvent fonctionner sur le matériel limité des détecteurs. Ils peuvent aussi analyser plusieurs algorithmes simultanément. L’une de leurs applications est la recherche d’anomalies. Il s’agit de collisions qui ne correspondent pas aux modèles prévus par les théories actuelles. De cette manière, l’intelligence artificielle pourrait signaler des phénomènes que les chercheurs n’avaient pas prévu de rechercher.

L’utilisation de l’IA deviendra encore plus importante avec la mise à niveau du LHC. Le futur High-Luminosity LHC devrait produire une quantité de données cinq à six fois supérieure à la quantité actuelle. L’intelligence artificielle pourra aider à examiner ces résultats et à identifier des événements très rares, comme la production simultanée de deux bosons de Higgs.

Le CERN prépare également le Future Circular Collider. Celui-ci doit remplacer le LHC à partir des années 2040. L’IA pourrait intervenir dans la conception des détecteurs et dans le développement de matériaux moins coûteux pour les aimants supraconducteurs. Elle pourrait aussi contribuer à optimiser les machines en fonction des objectifs scientifiques.

La technologie ne peut toutefois pas remplacer l’accélérateur. Pour obtenir les données nécessaires aux futures expériences, il faudra malgré tout construire la nouvelle installation.