Астрономи створили найдетальнішу симуляцію Чумацького Шляху, використовуючи штучний інтелект для моделювання еволюції нашої галактики зі 100 мільярдів зірок. Цей прорив значно скорочує час, необхідний для складних галактичних моделей, відкриваючи нові можливості для розуміння найбільших структур Всесвіту.
Жага швидкості: чому галактичні симуляції важливі
Моделювання еволюції галактик вимагає величезних обчислювальних ресурсів. Попередні моделі високої точності, обмежені приблизно одним мільярдом зірок, потребували десятиліть, щоб змоделювати лише частину історії Чумацького Шляху. Це обмеження перешкоджає вивченню тривалих галактичних процесів, таких як утворення зірок і розподіл елементів, необхідних для життя. Нова симуляція, розширена ШІ, обходить це вузьке місце, працює в 100 разів швидше, ніж попередні моделі.
Як AI прискорив процес
Ключем до цього прориву стала нова методологія, яка поєднує машинне навчання з традиційним чисельним моделюванням. Під керівництвом Кейї Хірасіми з Центру теоретичних і математичних наук RIKEN в Японії команда розробила сурогатну модель глибокого навчання, натреновану на високоточних даних про наднові.
Цей компонент штучного інтелекту вчиться передбачати розширення залишків наднових протягом 100 000 років, шкала часу, яка раніше була надто повільною для моделювання з достатньою точністю. Наднові мають вирішальне значення, оскільки вони поширюють елементи та енергію по всій галактиці, впливаючи на наступне покоління зірок. Інтегруючи передбачення штучного інтелекту в ширшу симуляцію, дослідники можуть вловити короткострокові ефекти, які формують довгострокову галактичну еволюцію.
Від років до днів: вплив симуляції
Результат приголомшливий. У той час як симуляція мільйона років галактичної еволюції займала 315 годин (13 днів) за допомогою старих моделей, нова система на основі ШІ виконує те саме завдання лише за 2,78 години. Симуляції мільярдів років тепер займають 115 днів замість 36 років. Така швидкість дозволяє астрономам перевіряти теорії про формування, структуру та хімічну еволюцію Чумацького Шляху з безпрецедентною ефективністю.
За межами астрофізики: нова ера симуляцій
Хірашіма вважає, що інтеграція штучного інтелекту та високопродуктивних обчислень знаменує собою зрушення в обчислювальній науці. Ця методологія застосовна не лише до астрофізики; його можна адаптувати для моделювання інших складних систем, таких як зміна клімату, океанські течії або погодні умови. Команда зазначає, що цей підхід рухається «від розпізнавання образів до справжнього інструменту для наукових відкриттів».
Це досягнення демонструє здатність штучного інтелекту прискорювати науковий прогрес шляхом подолання розриву між детальними короткочасними явищами та великомасштабними довгостроковими процесами. Симуляція не тільки допомагає простежити еволюцію нашої галактики, але й дає уявлення про те, як з’явилися елементи, необхідні для життя.
