Найдетальніша ШІ-модель Чумацького Шляху – вчені створили симуляцію поведінки 100 млрд зірок протягом 10 тисяч років – новини технологій

Моделювання галактики вперше відстежило еволюцію кожної зорі протягом 10 тисяч років.

Міжнародна команда науковців представила першу в історії симуляцію, яка моделює Чумацький Шлях на рівні кожної окремої зорі. Дослідникам вдалося відстежити 100 мільярдів зірок упродовж 10 тисяч років еволюції, використавши глибоке машинне навчання для прискорення розрахунків у 100 разів, повідомляє EuroNews.

Нове моделювання вперше дозволило відтворити поведінку всіх зірок галактики окремо, без об’єднання у великі групи. Попередні підходи згладжували дрібномасштабну фізику, через що вчені не могли точно простежити, як формується і змінюється Чумацький Шлях. Завдяки поєднанню штучного інтелекту та класичних фізичних розрахунків команда досягла роздільної здатності, якої прагнули десятиліттями.

Проєкт очолив дослідник Кейя Хірашіма з Центру міждисциплінарних теоретичних і математичних наук RIKEN у Японії. Разом із колегами з Токійського та Барселонського університетів він представив результати на Міжнародній конференції з високопродуктивних обчислень, мереж, зберігання даних та аналізу SC’25. 

Науковці пояснили, що фізика галактики охоплює процеси з різними часовими масштабами. Це може бути як повільний рух спіральних рукавів, так і вибухи наднових, які тривають лічені секунди.

Щоб моделювати надшвидкі явища, такі як наднові, потрібні крихітні обчислювальні кроки, що зазвичай робить симуляцію надзвичайно повільною. Команда вирішила це, інтегрувавши модель глибокого навчання. ШІ, навчений на даних високоточних симуляцій, навчився прогнозувати розсіювання газу протягом 100 тисяч років після вибуху наднової.

Цей підхід дозволив значно пришвидшити обчислення без втрати деталей. Модель протестували на суперкомп’ютері Fugaku (“Фугаку”) та системі Miyabi (“Міябі”) Токійського університету. В результаті мільйон років еволюції Чумацького Шляху тепер розраховується за 2,78 години. Моделювання мільярда років, яке раніше тривало б 36 років, скоротилося до 115 днів.

У статті дослідники зазначають, що метод може бути корисним не лише для галактичної фізики, а й для моделювання клімату, формування великих космічних структур, акреції чорних дір та процесів турбулентності. Такі гібридні моделі можуть зробити складні симуляції одночасно швидшими та точнішими.

“Інтеграція штучного інтелекту з високопродуктивними обчисленнями знаменує собою фундаментальний зсув у тому, як ми вирішуємо багатомасштабні, багатофізичні проблеми в обчислювальних науках”, – сказав Хірашіма. 

За словами дослідника, симуляції, прискорені ШІ, “можуть стати справжнім інструментом для наукових відкриттів” і допомогти дослідникам краще зрозуміти походження елементів, з яких виникло життя. Наступним етапом роботи стане масштабування технології та перевірка її можливостей для моделювання земних процесів.

Нещодавно науковці створили найточнішого у світі цифрового двійника Землі з безпрецедентною роздільною здатністю 1,25 кілометра. Він поєднує прогнозування погоди та довгострокове кліматичне моделювання.