Pienellä koneoppimisen taikuudella tiedemiehet voivat nyt mallintaa laajoja ja monimutkaisia maailmankaikkeuksia tuhannesosassa ajasta, joka kuluu tavanomaisilla menetelmillä. Uusi lähestymistapa auttaa avaamaan korkearesoluutioisten kosmologisten simulaatioiden uuden aikakauden.
Uusi menetelmä, jonka on kehittänyt New Yorkin Flatiron Instituten astrofyysikko Yin Li ja hänen kollegansa, tarjoaa koneoppimisalgoritmin sekä matalan että korkearesoluutioisen pienen avaruusalueen malleilla. Algoritmi opettaa kuinka skaalata matalaresoluutioisia malleja vastaamaan korkearesoluutioisten versioiden yksityiskohtia. Kun koodi on koulutettu, se voi ottaa täyden mittakaavan matalaresoluutioisia malleja ja tuottaa erittäin korkearesoluutioisia simulaatioita, jotka sisältävät 512 kertaa enemmän hiukkasia.
Tämä skaalaus säästää merkittävästi aikaa. Universumin alueella, jonka halkaisija on noin 500 miljoonaa valovuotta ja joka sisältää 134 miljoonaa hiukkasta, olemassa olevilla menetelmillä kestää 560 tuntia korkearesoluutioisen simulaation suorittamiseen yhtä prosessointiydintä käyttäen. Tutkijat sanovat, että uudella lähestymistavalla se kestää vain 36 minuuttia. Tulokset olivat vieläkin vaikuttavampia, kun simulaatioon lisättiin enemmän hiukkasia. Universumissa, joka on 1000 kertaa suurempi ja sisältää 134 miljardia hiukkasta, tutkijoiden uusi menetelmä kesti 16 tuntia yhdellä GPU:lla.
Mielenkiintoista myös:
- Universumin ensimmäiset hiukkaset on luotu uudelleen. Spoilerivaroitus: ne näyttävät oudolta
- Uusi tutkimus herättää epäilyksiä 70 prosentin universumimme koostumuksesta
Asiantuntijoiden mukaan kosmologisten simulaatioiden suorittamiseen tarvittavan ajan lyhentäminen "voi varmistaa merkittävän edistyksen numeerisessa kosmologiassa ja astrofysiikassa. Kosmologiset simulaatiot jäljittävät maailmankaikkeuden historian kaikkien galaksien ja niiden mustien aukkojen muodostumiseen asti."
Toistaiseksi uudet mallit huomioivat vain pimeän aineen ja painovoiman. Vaikka tämä saattaa tuntua liiallliselta yksinkertaistukselta, painovoima on varmasti hallitseva voima universumissa suuressa mittakaavassa, ja pimeä aine muodostaa 85% kaikesta kosmoksen "aineesta". Simulaatiossa käytetyt hiukkaset eivät ole kirjaimellisia pimeän aineen hiukkasia, vaan niitä käytetään jäljittäjinä osoittamaan, kuinka pimeän aineen hiukkaset liikkuvat maailmankaikkeudessa.
Simulaatio ei kaappaa kaikkea, sillä se keskittyy vain pimeään aineeseen ja painovoimaan, pienimuotoisia ilmiöitä, kuten tähtien muodostumista, supernoveja ja mustien aukkojen vaikutuksia ei oteta huomioon. Tutkijat aikovat laajentaa menetelmiään kattamaan tällaisista ilmiöistä vastuussa olevat voimat ja käyttää hermoverkkojaan lennossa tavanomaisten simulaatioiden rinnalla tarkkuuden parantamiseksi.
Lue myös: