Χρησιμοποιώντας λίγη μαγεία μηχανικής μάθησης, οι επιστήμονες μπορούν τώρα να μοντελοποιήσουν τεράστια και πολύπλοκα σύμπαντα στο ένα χιλιοστό του χρόνου που χρειάζονται οι συμβατικές μέθοδοι. Η νέα προσέγγιση θα βοηθήσει στην έναρξη μιας νέας εποχής κοσμολογικών προσομοιώσεων υψηλής ανάλυσης.
Η νέα μέθοδος, που αναπτύχθηκε από τον Γιν Λι, έναν αστροφυσικό στο Ινστιτούτο Flatiron στη Νέα Υόρκη, και τους συνεργάτες του, παρέχει έναν αλγόριθμο μηχανικής μάθησης με μοντέλα χαμηλής και υψηλής ανάλυσης μιας μικρής περιοχής του διαστήματος. Ο αλγόριθμος διδάσκει πώς να κλιμακώνετε μοντέλα χαμηλής ανάλυσης ώστε να ταιριάζουν με τις λεπτομέρειες που βρίσκονται σε εκδόσεις υψηλής ανάλυσης. Μόλις εκπαιδευτεί, ο κώδικας μπορεί να λάβει μοντέλα πλήρους κλίμακας, χαμηλής ανάλυσης και να δημιουργήσει προσομοιώσεις εξαιρετικά υψηλής ανάλυσης που περιέχουν 512 φορές περισσότερα σωματίδια.
Αυτή η κλιμάκωση παρέχει σημαντική εξοικονόμηση χρόνου. Για μια περιοχή του Σύμπαντος πλάτους περίπου 500 εκατομμυρίων ετών φωτός, που περιέχει 134 εκατομμύρια σωματίδια, οι υπάρχουσες μέθοδοι χρειάζονται 560 ώρες για να ολοκληρωθεί μια προσομοίωση υψηλής ανάλυσης χρησιμοποιώντας έναν μόνο πυρήνα επεξεργασίας. Οι επιστήμονες λένε ότι με τη νέα προσέγγιση, χρειάζονται μόλις 36 λεπτά. Τα αποτελέσματα ήταν ακόμη πιο εντυπωσιακά όταν προστέθηκαν περισσότερα σωματίδια στην προσομοίωση. Για το σύμπαν, το οποίο είναι 1000 φορές μεγαλύτερο και περιέχει 134 δισεκατομμύρια σωματίδια, η νέα μέθοδος των ερευνητών χρειάστηκε 16 ώρες σε μία GPU.
Επίσης ενδιαφέρον:
- Τα πρώτα σωματίδια στο σύμπαν έχουν αναδημιουργηθεί. Spoiler alert: φαίνονται περίεργα
- Μια νέα μελέτη εγείρει αμφιβολίες για τη σύνθεση του 70% του σύμπαντός μας
Σύμφωνα με τους ειδικούς, η μείωση του χρόνου που απαιτείται για τη διεξαγωγή κοσμολογικών προσομοιώσεων «μπορεί να εξασφαλίσει σημαντική πρόοδο στην αριθμητική κοσμολογία και την αστροφυσική. Οι κοσμολογικές προσομοιώσεις ανιχνεύουν την ιστορία του σύμπαντος στον σχηματισμό όλων των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών τους».
Μέχρι στιγμής, τα νέα μοντέλα λαμβάνουν υπόψη μόνο τη σκοτεινή ύλη και τη βαρύτητα. Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται σαν μια υπεραπλούστευση, η βαρύτητα είναι σίγουρα η κυρίαρχη δύναμη στο σύμπαν σε μεγάλη κλίμακα, και η σκοτεινή ύλη αποτελεί το 85% όλης της «ύλης» στο σύμπαν. Τα σωματίδια στην προσομοίωση δεν είναι κυριολεκτικά σωματίδια σκοτεινής ύλης, αλλά χρησιμοποιούνται ως ανιχνευτές για να δείξουν πώς τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης κινούνται μέσα στο σύμπαν.
Η προσομοίωση δεν καταγράφει τα πάντα, καθώς εστιάζει μόνο στη σκοτεινή ύλη και τη βαρύτητα, δεν λαμβάνονται υπόψη φαινόμενα μικρής κλίμακας όπως ο σχηματισμός άστρων, οι σουπερνόβα και οι επιπτώσεις των μαύρων τρυπών. Οι ερευνητές σχεδιάζουν να επεκτείνουν τις μεθόδους τους για να συμπεριλάβουν τις δυνάμεις που είναι υπεύθυνες για τέτοια φαινόμενα και να λειτουργήσουν τα νευρωνικά τους δίκτυα εν κινήσει παράλληλα με συμβατικές προσομοιώσεις για να βελτιώσουν την ακρίβεια.
Διαβάστε επίσης: