Z malo čarovnije strojnega učenja lahko znanstveniki zdaj modelirajo ogromna in zapletena vesolja v tisočinki časa, ki ga potrebujejo običajne metode. Nov pristop bo pomagal uvesti novo dobo kozmoloških simulacij visoke ločljivosti.
Nova metoda, ki jo je razvil Yin Li, astrofizik na Inštitutu Flatiron v New Yorku, in njegovi kolegi, zagotavlja algoritem strojnega učenja z modeli nizke in visoke ločljivosti majhne regije vesolja. Algoritem uči, kako prilagoditi modele z nizko ločljivostjo, da se ujemajo s podrobnostmi v različicah z visoko ločljivostjo. Ko je enkrat usposobljena, lahko koda sprejme modele nizke ločljivosti v polnem merilu in ustvari simulacije ultra visoke ločljivosti, ki vsebujejo 512-krat več delcev.
To skaliranje zagotavlja znatne prihranke časa. Za območje vesolja s premerom približno 500 milijonov svetlobnih let, ki vsebuje 134 milijonov delcev, obstoječe metode potrebujejo 560 ur za dokončanje simulacije visoke ločljivosti z uporabo enega samega procesorskega jedra. Znanstveniki pravijo, da z novim pristopom traja le 36 minut. Rezultati so bili še bolj impresivni, ko je bilo v simulacijo dodanih več delcev. Za vesolje, ki je 1000-krat večje in vsebuje 134 milijard delcev, je nova metoda raziskovalcev trajala 16 ur na eni GPU.
Zanimivo tudi:
- Prvi delci v vesolju so bili ponovno ustvarjeni. Spoiler opozorilo: izgledajo čudno
- Nova študija vzbuja dvome o sestavi 70 % našega vesolja
Po mnenju strokovnjakov lahko zmanjšanje časa, potrebnega za izvajanje kozmoloških simulacij, "zagotovi pomemben napredek v numerični kozmologiji in astrofiziki. Kozmološke simulacije sledijo zgodovini vesolja vse do nastanka vseh galaksij in njihovih črnih lukenj."
Zaenkrat novi modeli upoštevajo samo temno snov in gravitacijo. Čeprav se to morda zdi preveč poenostavljeno, je gravitacija zagotovo prevladujoča sila v vesolju v velikem obsegu in temna snov predstavlja 85 % vse "materije" v vesolju. Delci v simulaciji niso dobesedno delci temne snovi, ampak se namesto tega uporabljajo kot sledilci, ki prikazujejo, kako se delci temne snovi premikajo skozi vesolje.
Simulacija ne zajame vsega, saj se osredotoča le na temno snov in gravitacijo, pojavi majhnega obsega, kot so nastajanje zvezd, supernove in učinki črnih lukenj, niso upoštevani. Raziskovalci nameravajo razširiti svoje metode, da bodo vključevale sile, ki so odgovorne za takšne pojave, in sproti izvajati svoje nevronske mreže skupaj z običajnimi simulacijami za izboljšanje natančnosti.
Preberite tudi: