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Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e
inteligencia artificialAlvaro Sanchez-Gonzalez
Imperial College, London
Google DeepMind
+Física – Departamento de Física Aplicada – Universidad de Salamanca – 26-Marzo-2018
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Desarrollo
• Comienzo de la trayectoria académica.
• Láseres y procesos ultrarrápidos (Master+PhD).
• Láseres de electrones libres (PhD).
• Machine learning e Inteligencia Artificial (Actualidad).
2
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Trayectoria
• 2007-2012• Licenciatura en Física
• Ingeniería Técnica en Informática de Sistemas
3
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Trayectoria – Licenciatura en Física
• Conocimientos de física.
• Estadística (Física Estadística y Cuántica).
• Conceptos abstractos.
• Entender y trabajar con modelos matemáticos.
• Capacidad de análisis
4
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Trayectoria – Ingeniería Informática
• Base sólida de ciencia de la computación:• Teoría de la informática
• Algoritmos
• Base sólida de ingeniería informática:• Como diseñar grandes sistemas de software
5
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Trayectoria – Becas de verano
• Verano 2010:• Investigación en óptica visual.
• Óptica adaptativa.
• Sistemas de visión simultánea (lentillas bifocales)
6
Licenciatura en FísicaIngeniería Técnica en Informática de Sistemas
2007-2012
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Trayectoria – Becas de verano
• Verano 2011:• Investigación en óptica visual
• Fototropismo en la retina humana.
7
Licenciatura en FísicaIngeniería Técnica en Informática de Sistemas
2007-2012
Sensitivity
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Trayectoria – Becas de verano
• Verano 2012:• Investigación con láseres ultrarrápidos
• Software para la caracterización de un jet de gas supersónico en tiempo real
8
Licenciatura en FísicaIngeniería Técnica en Informática de Sistemas
2007-2012
![Page 9: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/9.jpg)
Trayectoria – Becas de verano
• Verano 2012:• Investigación con láseres ultrarrápidos
• Software para la caracterización de un jet de gas supersónico en tiempo real
9
Licenciatura en FísicaIngeniería Técnica en Informática de Sistemas
2007-2012
Vídeo
![Page 10: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/10.jpg)
Trayectoria - Master
• 2012-2013: Máster en ciencia y tecnología de los láseres• Láseres!
• Interacción láser-materia(Cuántica)
• Oportunidadesexperimentales y de simulación
10
ω0ω0 ω0+ ω’ω0+ ω’-Ω
2ω02ω0ω’-Ωω’
![Page 11: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/11.jpg)
Trayectoria - Doctorado
• 2013-2017
• “ Medidas ultrarrápidas con
láseres de electrones libres ”
• Oportunidad para profundizar en algo
• Punto medio entre trabajar y estudiar
• Doctorados muy valorados en industria
de alto nivel1
111 Al menos en otros países
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Como se miden procesos rápidos
• 1878: fotografía de alta velocidad• Leland Stanford – gobernador de California y dueño de
caballo de carreras.
• ¿Levantan los caballos las cuatro patas del suelo al galopar?
12Primer grabado heliográfico: 1825
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Como se miden procesos rápidos
• 1878: fotografía de alta velocidad• Eadweard Muybridge
13
![Page 14: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/14.jpg)
Fotografía básica
• Tiempo de exposición
• Apertura
• ISO
14
![Page 15: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/15.jpg)
Fotografía básica
• Tiempo de exposición
• Apertura
• ISO
15
![Page 16: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/16.jpg)
Fotografía básica
• Tiempo de exposición
• Apertura
• ISO
16
![Page 17: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/17.jpg)
Fotografía básica
• Tiempo de exposición
• Apertura
• ISO
17
![Page 18: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/18.jpg)
Fotografía básica
• Flash de luz: Permita• Reducir el ISO/ruido
• Reducir la apertura/aumentar la profundidad de campo
• Aumentar el tiempo de obturación
• Para medir un proceso rápido, hace falta otro proceso más rápido
18
![Page 19: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/19.jpg)
¿Cómo se miden procesos rápidos?
• Flash/luz estroboscópica:• Tiempo de exposición: ms (1e-3) – μs (1e-6)
19
![Page 20: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/20.jpg)
Como se miden procesos rápidos
• Proceso rápido: ms (1e-3 s) – μs (1e-6 s)
20
![Page 21: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/21.jpg)
Como se miden procesos rápidos
• Proceso rápido: ms (1e-3 s) – μs (1e-6 s)
• Proceso ultrarrápido: ps (1e-12 s) – as (1e-18 s)• Reacciones químicas
(1e-11 – 1e-14 s)
• Movimiento de núcleos en moléculas (1e-13 – 1e-15 s)
• Movimiento de electrones en moléculas(1e-15 – 1e-18 s)
21
![Page 22: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/22.jpg)
¿Cómo hacer vídeos de procesos ultrarrápidos?• No hay cámara que pueda tomar varias imágenes
en un intervalo de 1 ps (1e-12) o 1 fs (1e-15)
• Técnica pump & probe con dos pulsos láser:
• Pulso pump: Inicia el proceso
• Pulso probe: Saca la “foto”
• Repetir varias veces con distinto retardo (τ)
• Un fotograma de la película por cada retardo
22
![Page 23: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/23.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• Molécula de isopropanol
• Configuración electrónica (34 electrones)
23
(1s)O
(1s)C
5a6a
…
17a16a
18a19a
Continuo
~54
0 e
V
~28
0 e
V ~20
eV
![Page 24: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/24.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Qué pasa si ionizamos un electrón?
24
EstadoOne-hole
Estado Two-hole-one-particle
Función de onda después de la ionización: combinación de 1h y 2h1p
![Page 25: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/25.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Qué pasa si ionizamos un electrón?
25
Coeficientes de los estados propios del Hamiltoniano de la molécula de
isopropanol ionizada
![Page 26: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/26.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Qué pasa si ionizamos un electrón?
• Simplificando:• Dos estados: 1h and 2h1p
• Dos estados propios del Hamiltoniano
• Estado inicial:
![Page 27: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/27.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Qué pasa si ionizamos un electrón?• Estado inicial en términos de estados propios:
• ¿Como evoluciona ese estado?
• ¿Cuál es la probabilidad de supervivencia del estado inicial?
![Page 28: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/28.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Qué pasa si ionizamos un electrón?
• E2-E1=1eV T = 4fs
28
Estados propios de la molécula de isopropanol ionizada
![Page 29: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/29.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• Probabilidad de supervivencia esperada
• ¡¡¡Evolución de la función de onda!!!29
![Page 30: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/30.jpg)
Ejemplo de proceso electrónico ultrarrápido
• ¿Cómo medimos la probabilidad de supervivencia?
• ¡¡¡Midiendo la evolución de la función de onda!!!30
![Page 31: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/31.jpg)
¿Y los pulsos?
• Láseres infrarrojos de femtosegundo (Ti:Sapphire)• Emisión estimulada a 800 nm (T=2.66 fs)
• Pulsos “largos”: >~30 fs
• Energía de fotón baja (1.55 eV)
• Alta energía por pulso ~ mJ
31
![Page 32: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/32.jpg)
¿Y los pulsos?
• Láseres comprimidos de pocos ciclos (Ti:Sapphire)• Compresión de 800 nm en fibra hueca (T=2.66 fs)
• Energía de fotón baja (1.55 eV)
• Energía por pulso más baja ~ < 1 mJ
• Pulsos más cortos: 2-3 fs
• Difícil de mantener cortos
32
![Page 33: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/33.jpg)
¿Y los pulsos?
• Generación de armónicos (HHG):• Pulsos muy cortos: >43 as
• Energía de fotón alta (300-400 eV)
• Energía por pulso muy baja ~ nJ
• Propagación en vacío
33
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• Fuente sintonizable:• 300 eV – 20 keV
• Alta energía por pulso:• Hasta 300 mJ
• Pulsos ultracortos• Hasta 260 as
• Fuente coherente
• Unos pocos en el mundo:• LCLS, SACLA, FLASH,
SwissFEL, FERMI,… XFEL, LCLS-2
34
Láseres de rayos X electrones libres
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Láseres de rayos X de electrones libres
~5 kmLinac Coherent Light source (LCLS)SLAC National Accelerator LaboratoryMenlo Park, California
35
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Láseres de rayos X de electrones libresSACLASpring-8 Japan
36
![Page 37: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/37.jpg)
37
• Muchos components a lo largo de unos km
• Control muy complejo, con interacciones no triviales. • Difícil de mantener estable con precision de fs.
Láseres de rayos X de electrones libres
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¿Cómo funciona?
• Manejando un paquete de electrones• Aceleración:
RF cavities
Hasta 3.5 GeV
β = 0.999999989
38
![Page 39: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/39.jpg)
¿Cómo funciona?
• Manejando un paquete de electrones• Aceleración:
RF cavities
Hasta 3.5 GeV
β = 0.999999989
• Compresión:Magnetic Chicane
39
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¿Cómo funciona?
• Manejando un paquete de electrones• Aceleración:
RF cavities
Hasta 3.5 GeV
β = 0.999999989
• Compresión:Magnetic Chicane
• Emisión:Ondulador 40
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41
¿Cómo funciona?
• Mecanismo de emisión: SASE• Amplificación exponencial
• Sensible a fluctuaciones
Self Amplified
SpontaneousEmission
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42
Experimento Pump & Probe
• Pares de pulsos sintonizables• Extremadamente sensible a fluctuaciones
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Sala experimental de LCLS
43
![Page 44: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/44.jpg)
Sala experimental de FLASH
44
![Page 45: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/45.jpg)
Espectrómetro de rayos X
45
![Page 46: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/46.jpg)
Botella magnética
46
![Page 47: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/47.jpg)
Ejemplo: Explosión de C60
• Tiempo de la explosión• Tras ionización con
pulso de 640 eV
• Espectroscopía de masas
47
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Ejemplo: Isomerización de acetileno
D C DC
D
C
D
C
Acetileno
Hacia Vinilideno2+
D C DC
Acetileno2+
Isomerización
D
C
D
C
Doble ionización
Doble ionización
Vinilideno4+
Explosión de Coulomb
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Ejemplo: Isomerización de acetileno
• Dynámica de isomerización
0 fs 12 fs
25 fs 50 fs 100 fs
C. E. Liekhus-Schmaltz, I. Tenney, T. Osipov, A. Sanchez-Gonzalez, et al., “Ultrafast isomerization initiated by X-ray core ionization,” Nature Communications, 6, no., 2015.
![Page 50: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/50.jpg)
Ejemplo: Metalización de Ce:YAG
50
• Transparencia de Ce:YAG (dieléctrico)• Pulso rayos X (pump)
• Pulso óptico (probe)
• Si el pulso óptico llega antes:• Material es transparente
(dieléctrico)
• Si el pulse rayos X llega antes:• Material es opaco (Pasa de dieléctrico a metal
por la ionización)
A. Sanchez-Gonzalez, et al., “Absolute timing of optical pulses in an x-ray free electron laser,” In Preparation, no., 2017.
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51
Problema: fluctuaciones
• Distribuciones de las propiedades de los pulsos
~100%
~1% ~1%~100%
~100% ~15 fs
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Solución: Caracterización de TODOS los pulsos
52
Transverse cavity: Electron bunch time information
Espectrómetro: longitud de onda y energía en casa pulso Detector de gas: energía total
Time-tool: sincronización entre pulsos ópicos y pulsos de rayos X
Y muchos más…
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Ejemplo de corrección
• Proceso de metalización en Ce:YAG
Sin corrección
Con corrección
• No siempre se pueden medir las variables requeridaspara realizar la corrección
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XFELs y Big Data
54
• Cientos of variables registradas para cada pulso
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Machine learning al rescate
• Machine learning model ↔ Universal functionapproximator fa
55
“Accurate prediction of X-ray pulse properties from a free-electron laser using machine learning.” A. Sanchez-Gonzalez et al. doi:10.1038/ncomms15461
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Modelos de machine learning
Modelos lineales
Modelos Polinómicos
Redes neuronales
56
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Machine learning: modelo lineal
• Supervised learning consiste en ajustar funciones a datos:• La regression lineal también es machine learning!!
• Encontrar coeficientes tal que:
• Solución exacta: matriz pseudoinversa
57
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Machine learning: modelo polinómico
• Regressión linear, expandiendolas variables de entrada
• Ejemplo cuadrático:
• También tiene solución exacta
58
![Page 59: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/59.jpg)
Machine learning: Red neuronal
• Varias capas con matrices de coeficientes Ai and bi
• Solución: Optimización no convexa59
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Predicción de la energía de fotón
• Error más pequeño que 0.3 eV
60
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• Coincidencia del media del 97%
61
Predicción del espectro del pulso
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Predicción del retardo
• Preciso 1.59 fs de media
62
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Trayectoria – Después del Doctorado
• 2017 - Actualidad• ¿Academia o industria?
• Academia:• Posibilidad de continuar la misma línea de investigación.
• Incertidumbre laboral inicial y oportunidades limitadas.
• Industria:• Cambio en la línea de trabajo.
• Oportunidades más amplias.
• Combinación de ambas: Investigación en industria
63
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Trayectoria – Después del Doctorado
• 2017 - Actualidad• ¿Academia o industria?
• Combinación de ambas: Investigación en industria• Campo de inteligencia artificial (Hot-topic)
• Aplicaciones en todos los campos (Incluida la física)
64
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IA: Deep Reinforcement Learning
• Aprendizaje por refuerzo
• Problema de decisión de Markov
• ¿Qué acciones tomar a lo largo del tiempo para obtener la máxima recompensa?
65
Entorno
ObservacionesRecompensa Acciones
Agente
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IA: Deep Reinforcement Learning
• Atari 2014• Observación:
• Píxeles
• Controles:• Derecha• Izquierda• Arriba• Abajo• Botón rojo
• Recompensa:• Puntos
66
![Page 67: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/67.jpg)
IA: Deep Reinforcement Learning
• Atari 2014• Observación:
• Píxeles
• Controles:• Derecha• Izquierda• Arriba• Abajo• Botón rojo
• Recompensa:• Puntos
67Vídeo
![Page 68: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/68.jpg)
IA: Deep Reinforcement Learning
• Red neuronal que toma las decisiones
68
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IA: Deep Reinforcement Learning
• AlphaGo 2015• Recompensa:
• +1 Si gana, -1 Si pierde
• Juego ancestral chino Go:• Número de posiciones
posibles: 1.74×10172
• Número de partidas posibles: 1.3×10661
• Intuición requerida
• Entrenado con partidas humanas
• Venció Lee Sedol Ke Jie69
Alp
haG
ovs. Lee
Sedo
lA
lph
aGo
vs .Ke Jie
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IA: Deep Reinforcement Learning
• Parkour 2017• Observación:
• Propiocepción
• Mapa de altura
• Controles:• Fuerza a aplicar
sobre los músculos
• Recompensa:• Incremento de
distancia avanzada
70
![Page 71: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/71.jpg)
IA: Deep Reinforcement Learning
• Parkour 2017• Observación:
• Propiocepción
• Mapa de altura
• Controles:• Fuerza a aplicar
sobre los músculos
• Recompensa:• Incremento de
distancia avanzada
71Vídeo
![Page 72: Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e inteligencia …diarium.usal.es/slsalamancarsef/files/2017/11/Alvaro... · 2018. 3. 27. · Procesos ultrarrápidos, láseres](https://reader033.vdocuments.net/reader033/viewer/2022060713/6079c188f4d44467dc4e9c10/html5/thumbnails/72.jpg)
IA: Deep Reinforcement Learning
• AlphaZero 2017• Self-play:
• Juega contra sí mismo muchas partidas durante 3 días
• Sin usar partidas humanas
• Descubrió de forma independiente todas las estrategias humanas más comunes...…e incluso algunas nuevas.
• Vence a los mejor humanos y a los mejores programas existentes.
• Aplicable a cualquier* juego72
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Conclusiones
• La física da muchas salidas ☺• Pensamiento abstracto y analítico
• Estadística
• Matemáticas
• Finanzas
• Moverse todo lo posible:• Siempre hay oportunidades para el que las busca
• Desarrollar otras competencias: Comunicación, idiomas
• Valorar y estar abierto todas las opciones:• No es oro todo lo que reluce…
• …ni algo necesita relucir para ser oro.
73
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Procesos ultrarrápidos, láseres de electrones libres e
inteligencia artificialAlvaro Sanchez-Gonzalez
Imperial College, London
Google DeepMind
+Física – Departamento de Física Aplicada – Universidad de Salamanca – 26-Marzo-2018