Citizen Science: Hjælp en fysiker

Hvad gør man, hvis man som fysiknørd gerne vil bidrage til fysikforskningen, men ikke har aktuelle planer om selv at blive professionel fysiker? Så hjælper man selvfølgelig til i et af de projekter, hvor fysikerne kan bruge en hjælpende hånd fra amatører.

Som vi har beskrevet i artiklen Citizen Science: Hjælp en astronom, er der rigeligt med måder, man kan hjælpe astrofysikere på.

De andre fysikdiscipliner byder ikke på helt så mange projekter med deltagelse af almindelige borgere, men der er da nogle stykker, og man kan endda hjælpe ved bare at spille et spil.

En dansk gruppe forskere har vakt international opsigt ved at tilbyde spil, hvor frivillige spillere er med til at løse kvantefysiske problemer.

I sidste ende kan den indsigt, som kommer fra spillernes løsninger, bruges i udviklingen af en kvantecomputer. Spillene kan findes på hjemmesiden for ScienceAtHome.

Inspireret på en cykeltur

»Det hele startede, da jeg var ved at sætte mit kvanteeksperiment op. Vi havde gået og regnet på det, og det virkede ikke, som om vores algoritmer kunne finde så gode løsninger, som vi godt kunne tænke os,« fortæller Jacob Sherson, der er lektor på Institut for Fysik og Astronomi på Aarhus Universitet og leder af ScienceAtHome-projektet.

»Jeg cyklede tit på arbejde, og så lyttede jeg til programmet Harddisken på P1. Der snakkede de meget om gamification – at man kunne bruge spil til at få folk til at udføre en opgave – for eksempel på arbejdet. Så tænkte jeg, at det også måtte kunne bruges til forskning, og vi begyndte at udvikle det første spil-interface i 2011.«

\ Læs mere

Hvordan formidler vi kvantefysik, vi ikke kan se?

Al begyndelse er svær

Det gik ikke helt efter planen til at starte med, for det første spil var ikke just brugervenligt. Ud af de 100 frivillige, der fik tilbud om at prøve det, lykkedes det kun 10 at hente det fra nettet og installere det på computeren, og de kunne så ikke finde ud af at spille spillet. Det var alt for kompliceret.

Forskerne måtte gå i tænkeboks og arbejde hårdt med at lave en brugergrænseflade, så folk kunne se, hvad de skulle i spillet og blev grebet af det.

»Spillene blev efterhånden sjovere og mere interaktive, og stille og roligt lærte vi, hvordan man kan præsentere de ret komplicerede udfordringer på en måde, så spilleren ikke bliver helt overvældet,« siger Jacob Sherson.

Bedre end computere

Det viste sig, at spillerne rent faktisk kunne løse kvanteopgaver bedre end computere. Den videnskabelige nyhed var vigtig og overraskende nok til at komme i det anerkendte tidsskrift Nature, og vi skrev om resultatet i artiklen Spillere løser kvanteproblem bedre end computere.

Nu er der over 200.000 spillere, der har været med. Vi har også skrevet om spillene og forskningen bag i artiklerne Vær med til at bygge en dansk kvantecomputer og Computerspil tæmmer atomernes verden.

Som spiller får man ikke en dyb indsigt i det specifikke, kvantefysiske problem, man er med til at løse. Men man får alligevel en idé om, hvordan tingene foregår ifølge de kvantemekaniske love – man får en kvantefysisk intuition. Den kan man bruge til at angribe problemet på en helt anden måde, end en computer ville gøre det – og det giver de gode resultater.

Rigtig mange spillere gør det bedre end computerne, og kvantefysikerne arbejder nu sammen med hjerneforskere og psykologer for at finde ud af, hvorfor den menneskelige hjerne er computeren overlegen i denne slags opgaver.

Spillere får kvanteintuition

Som computerspiller er man vant til, at genstande i spillet ikke altid overholder naturlovene. Ting kan pludselig falde opad i stedet for nedad. Det skal man lige vænne sig til, og så kører det ellers.

Kvantefysikkens love er også meget anderledes end dem, vi kender fra dagligdagen. Men i spillet accepterer vi dem, og vi får en intuitiv fornemmelse for, hvordan problemer skal løses med disse nye spilleregler, fortæller Jacob Sherson:

»Vores spil giver en mulighed for at opbygge, hvad jeg vil kalde en kvanteintuition. Det er ikke det samme som en kvanteforståelse – kvantefysik er meget svært at forstå,« siger han og fortsætter:

»I vores spil kan vi for eksempel have en væske, der flyder op ad bakke, og det virker mærkeligt til at starte med. Men spillerne udvikler en kvanteintuition og accepterer, at det godt kan lade sig gøre – og så løser de problemet derudfra, og de gør det bedre end computere.«

»For mig peger det hen imod, at vi skal bruge vores intuition meget mere i fysikforskningen. Vi har været alt for fokuserede på analytiske metoder og systematiske undersøgelser. Vi skal fokusere mere på intuitiv leg med problemerne. Leg er også forskning.«

Interessant for hjerneforskere

Resultaterne fra ScienceAtHome-projektet er spændende for fysikere, men også for hjerneforskerne. Når spillerne lærer nye strategier, er det som en minimodel af den menneskelige evolution.

For mennesket har det været livsnødvendigt hurtigt at lære, hvad der er det rigtige at gøre i en farlig situation, og vi er blevet i stand til at træffe hurtige beslutninger, der maksimerer vores chance for at overleve. I livet som i spillet. Det er hjerneforskerne interesserede i at studere nærmere.

Hvis forskerne kan blive klogere på, hvordan vi som mennesker hurtigt finder gode strategier til at løse et problem, som vi ikke har stået over for før, så kan det måske føre til bedre kunstig intelligens.

\ Læs mere

Kunstig intelligens lærer sig selv at slå mennesker i videospil

Fysikerne på Aarhus Universitet bruger stadig flere spil til at løse kvantefysiske problemer og udvikle nye kvanteteknologier, men samtidig bliver spillernes måde at komme videre i spillene også mere og mere interessante for hjerneforskerne og for dem, der gerne vil udvikle computere med mere sofistikerede former for kunstig intelligens, end der findes i dag.

Specielt spillet Quantum Minds er designet med henblik på at aflure, hvad der foregår i hjernen på folk, der spiller.

Kan du lægge tal sammen?

Det er ikke kun i Danmark, kvantefysikerne får hjælp fra frivillige. I spillet Decodoku skal man egentlig bare lægge tal sammen, så de bliver 10 eller et tal, der kan deles med 10, og på den måde hjælper man fysikere fra universitet i Basel i Schweiz med at finde ud af, hvordan man kan rette fejl i en kvantecomputer.

Et andet eksempel er eksperimentet The Big Bell Test, som mere end 100.000 mennesker deltog i 30. november 2016. Eksperimentet viste, at naturen adlyder kvantemekanikkens love – også selvom de er virkelig underlige og kontraintuitive.

\ Læs mere

Fysiker vil hverve unge til kvanteforskningen

Hvis man er mere interesseret i højenergifysik end kvantefysik, kan man hjælpe nogle af de forskere, der arbejder på det europæiske forskningscenter CERN i Schweiz.

I projektet Higgs Hunter skal man være med til at analysere data fra den enorme partikelaccelerator LHC – verdens største maskine med en omkreds på 27 km.

Når protoner med høj energi støder sammen i acceleratoren, er resultatet et væld af nye partikler, som efterlader sig spor i detektorerne. Disse spor kan fysikernes supercomputere ikke altid tyde, og det er her, man kan hjælpe til. Man skal blot kigge på billeder og fortælle, hvad man ser.

Find spor efter nye partikler

En eller flere partikler, der har efterladt sig usædvanlige spor i den store ATLAS-detektor, kan bringe fysikerne på sporet af en ny fysikteori, der kan beskrive naturen bedre, end det hidtil har været muligt. Det kan måske være en helt ny og hidtil uopdaget partikel, man får øje på – og så er man sikret en plads i historiebøgerne.

En rapport fra fysikerne viser, at de mere end 32.000 frivillige fra 179 lande har været rigtig gode til at indrapportere interessante resultater fra detektoren – mindst lige så gode som computerne. Indtil videre er der dog ikke dukket ny fysik op.

Man kan også hjælpe LHC-fysikerne uden at kigge på billeder. Som deltager i projektet LHC@Home, der i skrivende stund har fem forskellige underprojekter, donerer man blot sin computers ledige regnekraft. Her skal man bruge programmet BOINC.

Der er altså rige muligheder for at hjælpe fysikerne med at forstå verden bedre. Det er bare at komme i gang.