Міжнародна група астрофізиків влаштувала справжній переворот у дослідженні Всесвіту. Науковці вперше в історії створили надзвичайно точну цифрову копію нашої галактики. Суперкомп’ютер успішно відтворив життєвий шлях понад 100 мільярдів окремих зірок Чумацького Шляху. Симуляція охоплює колосальний проміжок часу — 10 тисяч років еволюції космічних тіл. Про це повідомляє авторитетне наукове видання Interesting Engineering.
Революція в астрофізиці: кожна зірка як індивідуальність
Раніш подібні масштаби обчислень здавалися фантастикою. Астрономам доводилося йти на компроміси: у старих комп’ютерних моделях одна умовна точка відповідала масі сотень або навіть тисяч сонць. Звісно, це не дозволяло відстежити рух конкретних планетних систем чи вивчити індивідуальну траєкторію світил. Тепер же, об’єднавши потужність 7 мільйонів процесорних ядер та можливості штучного інтелекту, вчені змогли прорахувати гравітаційну взаємодію, синтез хімічних елементів, газодинаміку міжзоряного простору та вибухи наднових для кожного об’єкта окремо.
Нейромережі на службі космосу: прискорення в 100 разів
Для подолання обчислювального тупика вчені застосували хитрий хід. Вони інтегрували в розрахунки нейромережевий модуль. Його попередньо натренували на детальних картах вибухів наднових зірок. Замість того, щоб кожну мікросекунду прораховувати поведінку хмар розпеченого газу за складними формулами гідродинаміки, ШІ миттєво прогнозував розширення туманності. Це рішення скоротило ресурсомісткі етапи математичного моделювання і прискорило роботу всієї системи приблизно в 100 разів.
Порівняння методів комп’ютерного моделювання галактик
| Характеристика моделювання | Традиційний метод симуляції (без ШІ) | Новий метод із нейромережевим модулем |
|---|---|---|
| Деталізація об’єктів | Одна розрахункова точка дорівнює масі 100–1000 сонць. | Індивідуальна роздільна здатність для кожної з 100 млрд зірок. |
| Швидкість розрахунків (1 млн років еволюції) | близько 315 годин суперкомп’ютера. | усього 2.78 години обчислень. |
| Термін прорахунку 1 млрд років історії | Кілька десятиліть безперервної роботи серверів. | близько 115 днів роботи системи. |
| Інтеграція фізичних явищ | Лише базові гравітаційні вектори та рух великих мас. | Гравітація, синтез елементів, народи наднових, рух газу. |
Завдяки такій колосальній швидкості обчислень, астрофізики отримали унікальну можливість вивчати походження хімічних елементів. Ми можемо буквально простежити, як вибух конкретної зірки мільярди років тому викинув у простір залізо, золото чи кисень, які згодом утворили нові планети, включаючи Землю. Це дає чіткі відповіді на питання про те, як саме формувалися галактики і звідки з’явилися базові цеглинки для зародження життя.
Залізо проекту
Для запуску симуляції знадобилися спільні зусилля кількох провідних світових суперкомп’ютерних центрів. У пікові моменти розрахунків система задіювала понад 7 мільйонів активних ядер паралельно.
Підсумок
Міжнародна команда вчених здійснила прорив в астрофізиці, змоделювавши еволюцію 100 мільярдів зірок Чумацького Шляху на проміжку в 10 000 років з індивідуальною роздільною здатністю для кожного світила. Застосування нейромережевого сурогатного модуля для прогнозування поведінки міжзоряного газу під час вибухів наднових дозволило прискорити розрахунки у 100 разів — час моделювання 1 мільйона років скоротився з 315 до 2,78 години. Цей інструмент відкриває нові можливості для вивчення походження хімічних елементів, еволюції міжзоряного середовища та детального формування галактик.
