Al CERN l’intelligenza artificiale seleziona le collisioni da studiare

Il Large Hadron Collider del CERN genera ogni secondo circa 40 milioni di collisioni tra particelle. Il volume di dati è superiore alla capacità di archiviazione e analisi di qualsiasi computer esistente. Per questo il laboratorio utilizza algoritmi capaci di selezionare in tempo reale gli eventi che potrebbero contenere informazioni rilevanti.

Questa tecnologia interviene durante l’esperimento, mentre i dati vengono prodotti. I rilevatori che circondano le aree di collisione registrano le tracce lasciate dalle particelle. Un sistema automatico decide in pochi nanosecondi quali segnali conservare per le analisi successive.

Il machine learning è utilizzato al CERN da decenni. Il primo impiego risale al 1987 e riguardava l’individuazione di guasti in una macchina del laboratorio. In seguito, algoritmi simili sono stati applicati ai dati dell’LHC.

Dalla scoperta del bosone di Higgs al futuro acceleratore

Durante la ricerca del bosone di Higgs, gli algoritmi hanno filtrato i dati alla ricerca di tracce compatibili con le previsioni teoriche. Il bosone viene prodotto raramente e scompare quasi subito. La selezione automatica ha permesso di individuare gli eventi più promettenti, contribuendo alla scoperta annunciata nel 2012.

Oggi il CERN sta sperimentando sistemi basati su reti neuronali. Questi strumenti possono funzionare sull’hardware limitato dei rilevatori e analizzare più algoritmi contemporaneamente. Una delle applicazioni è la ricerca di anomalie, cioè di collisioni che non corrispondono ai modelli previsti dalle teorie attuali. In questo modo l’intelligenza artificiale potrebbe segnalare fenomeni che i ricercatori non avevano previsto di cercare.

L’uso dell’IA diventerà ancora più importante con l’aggiornamento dell’LHC. Il futuro High-Luminosity LHC dovrebbe produrre una quantità di dati da cinque a sei volte superiore a quella attuale. L’intelligenza artificiale potrà aiutare a esaminare questi risultati e a individuare eventi molto rari, come la produzione contemporanea di due bosoni di Higgs.

Il CERN sta inoltre preparando il Future Circular Collider, destinato a sostituire l’LHC dagli anni Quaranta. L’IA potrebbe intervenire nella progettazione dei rilevatori e nello sviluppo di materiali meno costosi per i magneti superconduttori. Potrebbe anche contribuire a ottimizzare le macchine in base agli obiettivi scientifici.

La tecnologia non può però sostituire l’acceleratore. Per ottenere i dati necessari agli esperimenti del futuro sarà comunque indispensabile costruire il nuovo impianto.