Anthropic a annoncé que son modèle d’intelligence artificielle Claude a résolu un problème de calcul de la physique théorique, les amplitudes de diffusion à neuf boucles dans la théorie super Yang-Mills, surpassant le précédent record humain établi à huit boucles après des jours de fonctionnement autonome.

Amplitudes de diffusion à neuf boucles dans la théorie super Yang-Mills

L’intelligence artificielle franchit un nouveau cap dans les sciences fondamentales. Selon les annonces officielles de l’entreprise, le système a accompli cette prouesse en théories des hautes énergies après avoir reçu une unique consigne de départ. Le défi portait sur le calcul des interactions de particules à l’aide de l’un des modèles les plus complexes de la physique moderne. Plus précisément, le système a calculé les résultats à six particules et neuf boucles dans la théorie plane N=4 super Yang-Mills.

Un défi de physique théorique lancé par un ancien chercheur

Matt von Hippel et le défi lancé à l’industrie de l’intelligence artificielle

L’initiative trouve son origine dans une provocation lancée sur un blogue par un ancien physicien des particules devenu auteur scientifique, Matt von Hippel, dont le nom figure dans les listes d’auteurs pour des travaux menés en 2016, 2019 et sur sept boucles. Sceptique face aux capacités réelles des grands modèles de langage face à des problèmes ouverts de sa discipline, il avait mis au défi l’industrie de l’intelligence artificielle de résoudre des énigmes irrésolues en respectant un budget de calcul raisonnable pour un chercheur ordinaire.

Lance Dixon et le laboratoire national SLAC

Parmi les trois questions posées figurait le calcul des amplitudes de diffusion à neuf boucles pour le modèle théorique fondé par le physicien Yang Zhenning et Mills en 1954. Cette base mathématique constitue le socle de la physique des particules contemporaine, où chaque ajout de boucle affine la prévision du comportement des particules mais fait exploser la complexité des équations de manière exponentielle. En pratique, la plupart des humains restent bloqués à la deuxième ou troisième boucle, tandis que les prévisions les plus précises en physique des particules n’ont atteint que la cinquième boucle. Dans un modèle de type bac à sable spécial, la limite humaine précédente était de huit boucles, une marque obtenue de haute lutte par le professeur Lance Dixon et son équipe du laboratoire national SLAC.

La performance technique de Claude et la validation par les experts

Liam et Siddharth chez Anthropic avec Claude Science et le modèle Fable 5

Face à cet appel public, deux employés physiciens d’Anthropic, Liam et Siddharth, ont contacté Matt von Hippel fin août pour lui annoncer que le défi était relevé. Pour mener à bien cette mission, l’équipe de recherche a eu recours à Claude Science, un système spécialement conçu pour les scientifiques qui permet à Claude de fonctionner en suivant des règles rigoureuses, en s’appuyant sur le modèle Fable 5, décrit comme le modèle public le plus puissant disponible. Le traitement a nécessité plusieurs jours de fonctionnement presque sans intervention humaine, pour un coût s’élevant à quelques milliers de dollars.

Le résultat obtenu s’est traduit par des développements colossaux, dont une partie de l’expansion comptait 30 000 000 000 d’éléments. La vérification de ces calculs a été confiée à des spécialistes du domaine, à l’instar du physicien Lance Dixon, chargé de valider les résultats pour l’IA, qui a déclaré : « Je crois que la plupart des physiciens théoriciens de mon entourage admettaient depuis longtemps que les grands modèles finiraient par bouleverser la physique, sans savoir quand ce jour-là s’abattrait sur eux. Pour moi, ce jour-là a été le 1er septembre. »