การจำลองความเป็นจริงทางกายภาพเป็นเรื่องที่กระจัดกระจายมานานแล้ว นักวิทยาศาสตร์ที่สร้างแบบจำลองคลื่นทะเลจำเป็นต้องมีตัวแก้ปัญหาเพียงตัวเดียว นักชีววิทยาเชิงคำนวณที่กำลังดูโปรตีนพับต้องการอีกอันหนึ่ง วิศวกรที่ศึกษาเนินทรายต้องการหนึ่งในสาม เครื่องมือแต่ละชิ้นได้รับการเขียนโค้ดด้วยมืออย่างระมัดระวังเกี่ยวกับสมการเฉพาะที่ควบคุมปรากฏการณ์แคบๆ หนึ่งปรากฏการณ์

นักวิจัยจาก MIT, มหาวิทยาลัยบริติชโคลัมเบีย และสถาบันที่ทำงานร่วมกันได้เปิดเผยระบบที่ออกแบบมาเพื่อแทนที่การเย็บปะติดปะต่อกันด้วยสถาปัตยกรรมเดียว ระบบที่เรียกว่า WorldParticle ใช้โมเดลการเรียนรู้เชิงลึกแบบครบวงจรเพื่อจำลองกระบวนการทางกายภาพที่แตกต่างกันอย่างกว้างขวาง ตั้งแต่ทรายเลื่อนไปจนถึงโปรตีนพับ ตามรายงานของ MIT News For more context on this story, see our ongoing AI industry coverage.

งานนี้เป็นรายงานแบบเปิดที่มีชื่อว่า "WorldParticle: Unified World Simulation of Lagrangian Particle Dynamics via Transformer" จะถูกนำเสนอในการประชุมและนิทรรศการ ACM SIGGRAPH เกี่ยวกับคอมพิวเตอร์กราฟิกและเทคนิคเชิงโต้ตอบในเอเชีย ความร่วมมือครอบคลุม MIT, UBC, Georgia Tech, Inria, Meta, มหาวิทยาลัยเพนซิลเวเนีย, มหาวิทยาลัยยูทาห์, UCLA และมหาวิทยาลัยฮ่องกง

'ช่วงเวลา GPT' สำหรับการจำลอง

"เราต้องการมีช่วงเวลา GPT สำหรับการจำลอง" Peter Yichen Chen อดีต postdoc ของ MIT ซึ่งปัจจุบันเป็นผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ UBC และผู้เขียนร่วมของรายงานกล่าวในรายงานของ MIT News "ทุกครั้งที่ผู้คนต้องการสร้างเครื่องจำลองสำหรับปรากฏการณ์ทางกายภาพโดยเฉพาะ พวกเขาจำเป็นต้องเขียนโค้ดตั้งแต่ต้น วิสัยทัศน์ของเราคือการมีโมเดลพื้นฐานที่ทำงานนอกกรอบสำหรับสถานการณ์ใดๆ ก็ตามที่คุณต้องการจำลอง นี่เป็นก้าวแรกในทิศทางนั้น"

การอ้างอิงถึง GPT ไม่ใช่เรื่องบังเอิญ สถาปัตยกรรมของ WorldParticle ยืมแนวคิดการทำนายตามลำดับแบบเดียวกันกับที่ใช้ขับเคลื่อนโมเดลภาษาขนาดใหญ่ “มันเป็นสถาปัตยกรรมที่คล้ายคลึงกับ ChatGPT แต่แทนที่จะคาดเดาทีละคำเพื่อเขียนข้อความ เรากำลังคาดการณ์ว่าอนุภาคเหล่านี้จะเคลื่อนที่อย่างไร ทีละขั้น” เฉินกล่าว

Chen เข้าร่วมโดยผู้เขียนร่วมและหัวหน้าร่วม Minghao Guo, postdoc ของ MIT และผู้เขียนร่วม Caoliwen Wang และ Siyuan Chen นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ UBC ทีมงานยังรวมถึง Wojciech Matusik ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมไฟฟ้าและวิทยาการคอมพิวเตอร์ของ MIT ซึ่งเป็นผู้นำกลุ่มการออกแบบและการผลิตเชิงคำนวณภายในห้องปฏิบัติการวิทยาการคอมพิวเตอร์และปัญญาประดิษฐ์ (CSAIL)

WorldParticle ทำงานอย่างไร

ระบบนี้วางอยู่บนแนวคิดที่มีมายาวนานในฟิสิกส์เชิงคำนวณ นั่นคือ การแทนลากรองจ์ ซึ่งวัสดุถูกอธิบายว่าเป็นกลุ่มของอนุภาคที่แยกจากกัน ซึ่งมีตำแหน่งและความเร็วเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา WorldParticle ทำลายแต่ละวัตถุที่จำลองขึ้นมาเป็นจุดสามมิติเล็กๆ นับพันหรือล้านจุด จากนั้นติดตามว่าอนุภาคเหล่านั้นเคลื่อนที่ผ่านอวกาศและเวลาอย่างไร

การเรียนรู้สมการ ไม่ใช่การเขียนโค้ดด้วยมือ

การละทิ้งประเพณีอยู่ที่สิ่งที่เขียนกฎเกณฑ์ ในไปป์ไลน์แบบคลาสสิก นักวิทยาศาสตร์เริ่มต้นด้วยสมการควบคุมที่กำหนดพฤติกรรมของวัสดุ จากนั้นแปลงคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนนั้นให้เป็นสูตรที่นักแก้ปัญหาเชิงตัวเลขสามารถจัดการได้ โดยทำซ้ำแบบฝึกหัดทั้งหมดสำหรับวัสดุหรือกระบวนการใหม่ทุกครั้ง

WorldParticle แทนที่จะใช้โครงข่ายประสาทเทียมที่เรียนรู้การแก้สมการทั่วไป เครือข่ายใช้ตำแหน่ง 3 มิติและคุณสมบัติทางกายภาพของอนุภาคเป็นอินพุตและเอาต์พุตตำแหน่งและคุณสมบัติสำหรับเฟรมถัดไปของการจำลอง โดยคาดการณ์การเคลื่อนที่ของวัสดุในช่วงเวลาและพื้นที่โดยเพิ่มทีละหนึ่งวินาที

การจัดการกับกองกำลังภายนอก

วัสดุในโลกแห่งความเป็นจริงถูกผลักไปรอบๆ ด้วยแรงที่แบบจำลองไม่สามารถคาดเดาได้อย่างเต็มที่ เช่น คลื่นทะเลที่ซัดเข้าหากำแพงกันคลื่น หรือเท้าที่กดลงไปในทราย ก่อนแต่ละขั้นตอนการจำลอง WorldParticle จะแยกแรงภายนอกที่กระทำต่อระบบออก หลังจากคาดการณ์สถานะเริ่มต้นของอนุภาคแล้ว ระบบจะรวมแรงเหล่านั้นกลับเข้าไปในการจำลอง และแก้ไขการคาดการณ์โดยพิจารณาจากแรงที่ส่งผลต่อพฤติกรรมของวัตถุอย่างไร

นักวิจัยรายงานว่า วงจรการแก้ไขนั้นเป็นสิ่งที่ทำให้แบบจำลองสามารถสรุปวัสดุ สภาพแวดล้อม และแรงที่ไม่เคยพบในระหว่างการฝึกอบรมได้

บีบอัดอนุภาคนับล้าน

สเกลถือเป็นความท้าทายทางวิศวกรรมส่วนกลาง วัตถุที่ซับซ้อนสามารถแตกออกเป็นอนุภาคนับล้าน ส่งผลให้งบประมาณในการคำนวณของแบบจำลองหมดไปอย่างรวดเร็ว เพื่อให้การประมวลผลเป็นไปอย่างง่ายดาย ทีมงานจึงใช้เทคนิคการรวมที่รวมและบีบอัดอนุภาคในขณะที่ยังคงรักษารายละเอียดที่ละเอียดในพฤติกรรมของพวกเขา

"เราจำเป็นต้องทำวิศวกรรมที่มีรายละเอียดมากมาย และใช้การปรับแต่งสถาปัตยกรรมหลายอย่างเพื่อให้สามารถใช้งานทั่วไปและปรับขนาดได้อย่างแท้จริง" Guo บอกกับ MIT News

ผ่านการทดสอบกับปรากฏการณ์ทางกายภาพทั้งหกประการ

นักวิจัยได้สาธิต WorldParticle เกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางกายภาพที่แตกต่างกัน 6 ปรากฏการณ์ รวมถึงวัตถุที่เปลี่ยนรูปได้ วัสดุที่เป็นเม็ด และโปรตีน โดยรายงานความแม่นยำสูงกว่าวิธีการจำลองเชิงตัวเลขที่กำหนดไว้

ตัวอย่างเป็นรูปธรรม ในการทดสอบแบบละเอียดรายการหนึ่ง WorldParticle ได้บันทึกว่ากองวัสดุพังทลายลงภายใต้แรงโน้มถ่วงอย่างไร ในขณะที่วิธีการพื้นฐานบางวิธีปล่อยให้อนุภาคทรายลอยอยู่ในอากาศอย่างไม่น่าจะเป็นไปได้ ในด้านพลศาสตร์ของโมเลกุล ระบบได้จำลองว่าโครงสร้างโปรตีนเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อเวลาผ่านไปเร็วกว่าเครื่องจำลองเชิงตัวเลขประมาณ 100 เท่า ตามข้อมูลของ Guo

ผลตอบแทนในทางปฏิบัติจะเกิดขึ้นในทั้งสองทิศทาง: ผลลัพธ์ที่เร็วขึ้นสำหรับปัญหาที่นักวิทยาศาสตร์ศึกษาอยู่แล้ว และความสามารถในการจับคู่ปรากฏการณ์ที่ก่อนหน้านี้ต้องใช้เครื่องจำลองแยกกัน ทีมงานเน้นย้ำถึงสถานการณ์ต่างๆ เช่น ของเหลวที่สาดใส่ของแข็งที่เปลี่ยนรูปได้ เช่น การที่น้ำมันที่ไหลออกมาอาจเกิดความเครียดกับวาล์วยืดหยุ่นภายในถังเก็บได้อย่างไร โดยที่ของไหลและโครงสร้างที่มันดันจะต้องถูกจำลองเข้าด้วยกัน

จากซอฟต์โรบ็อตไปจนถึงกาแล็กซีที่ผสานกัน

ลักษณะทั่วไปของเฟรมเวิร์กชี้ไปที่แอปพลิเคชันนอกเหนือจากคอมพิวเตอร์กราฟิก นักวิจัยกล่าวว่าวิธีการเดียวกันนี้สามารถแจ้งงานการจัดการหุ่นยนต์แบบอ่อนได้ ซึ่งเครื่องจักรที่เป็นไปตามข้อกำหนดจะต้องคาดการณ์ว่าทรายหรือดินจะเคลื่อนตัวไปอย่างไรเมื่อสัมผัส พวกเขายังแสดงรายการวิวัฒนาการของ RNA และแม้แต่ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ เช่น การรวมตัวกันของกาแลคซีเป็นโดเมนที่ต้องการ

ในระยะยาว ทีมงานหวังว่างานนี้จะช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ค้นพบวัสดุใหม่ๆ และสำรวจกระบวนการทางกายภาพที่วิธีการจำลองที่มีอยู่ไม่สามารถศึกษาได้อย่างมีประสิทธิภาพ

“เราเห็นการผสมผสานระหว่างการคำนวณและวิทยาศาสตร์ ทำให้เราได้รับข้อมูลเชิงลึกและเครื่องมือใหม่ๆ ในการค้นพบปรากฏการณ์ทางกายภาพหรืออธิบายปรากฏการณ์ทางกายภาพที่ไม่สามารถอธิบายได้” Guo กล่าว "ด้วยแบบจำลองที่เป็นหนึ่งเดียว เราสามารถปลดล็อกการค้นพบมากมายที่เราไม่สามารถจินตนาการได้"

ก้าวแรก ไม่ใช่รองพื้นสำเร็จรูป

นักวิจัยระมัดระวังในการวางกรอบ WorldParticle ว่าเป็นการเคลื่อนไหวแบบเปิด ไม่ใช่แบบจำลองรากฐานที่สมบูรณ์ ในอนาคตข้างหน้า พวกเขาวางแผนที่จะปรับระบบให้เข้ากับระบบทางกายภาพมากขึ้น และสร้างไปสู่ขั้นตอนการจำลองวัตถุประสงค์ทั่วไปเต็มรูปแบบสำหรับการค้นพบทางวิทยาศาสตร์

ถ้าส่วนโค้งนั้นฟังดูคุ้นๆ ก็แสดงว่าเป็นเพราะการออกแบบ แบบจำลองภาษาใช้เวลาหลายปีเป็นระบบแคบๆ ต่องาน ก่อนที่จะปรับขนาดให้เป็นเครื่องมืออเนกประสงค์ และทีมงาน WorldParticle ก็เดิมพันอย่างชัดเจนว่าการจำลองทางกายภาพสามารถเดินไปตามเส้นทางที่คล้ายกัน ทีละขั้นของอนุภาค

บทความนี้อ้างอิงจากการรายงานของ Adam Zewe ซึ่งเผยแพร่โดย MIT News เมื่อวันที่ 9 พฤศจิกายน 2026

---

Stay Ahead of AI

Get the latest AI news, analysis, and breakthroughs — all in one place.

Read more AI news →