Süd Yolunun hər ulduzu ilk dəfə xəritələndi

Süd Yolu qalaktikası 100 milyarddan çox ulduza ev sahibliyi edir və onların hər biri doğumdan ölümə qədər öz təkamül yolunu keçir.

Onilliklər boyu astrofiziklər qalaktikaların necə yarandığı və inkişaf etdiyi barədə nəzəriyyələri sınaqdan keçirmək üçün qalaktozumuzun tam Süd Yolu simulyasiyasını – rəqəmsal əkizini yaratmağı arzulayırdılar. Lakin bu arzu hər zaman mümkünsüz bir hesablama maneəsinə rast gəlirdi.

İndiyə qədər.

RİKЕN-in Fənlərarası Nəzəri və Riyazi Elmlər Mərkəzində Keiya Hiraşimanın rəhbərlik etdiyi tədqiqatçılar, hər biri 100 milyard ulduzu 10 min il ərzində əhatə edən bir Süd Yolu simulyasiyası ilə bu çətinliyin öhdəsindən gəldilər.

Bu irəliləyiş, süni intellektlə ənənəvi fizika simulyasiyalarının gözlənilməz birləşməsindən qaynaqlandı və bu ilki Superkompüter Konfransında təqdim edildi.

Hesablama Çətinliyinin Öhdəsindən Gəlmək

Problem yalnız miqyasla bağlı deyildi, baxmayaraq ki, rəqəmlər həqiqətən təəccübləndiricidir. Əvvəlki ən müasir qalakto simulyasiyaları təxminən bir milyard günəş kütləsini idarə edə bilirdi, yəni onların ən kiçik "hissəciyi" təxminən 100 ulduzdan ibarət bir qrupu təmsil edirdi.

Fərdi ulduz hadisələri orta hesabla itirilir və məlumat səs-küyündə yoxa çıxırdı. Tək ulduzlarla nə baş verdiyini ələ keçirmək üçün simulyasiya boyunca çox kiçik zaman addımları atmaq lazım idi – supernova partlayışları kimi sürətli dəyişiklikləri qeyd etmək üçün kifayət qədər qısa addımlar.

Ancaq daha kiçik zaman addımları eksponensial olaraq daha çox hesablama gücü tələb edir. Ənənəvi metodlardan istifadə edərək Süd Yolu simulyasiyasını tək ulduz səviyyəsində aparmaq, hər milyon il qalaktik təkamül üçün 315 saat superkompüter vaxtı tələb edirdi. Bir milyard ili modelləşdirmək isə real vaxtda 36 il çəkərdi.

Daha çox prosessor nüvəsi əlavə etmək də problemi həll etmirdi, çünki müəyyən bir nöqtədən sonra effektivlik kəskin şəkildə azalır, enerji istehlakı isə sürətlə artırdı.

Süni İntellekt ilə Qeyri-Mümkünü Mümkün Etmək

Hiraşimanın komandası həll yolunu dərin öyrənmə əsaslı köməkçi modeldə tapdı. Onlar süni intellekti supernovaların yüksək dəqiqlikli simulyasiyaları üzərində təlim etdilər, ona partlayışdan sonrakı 100 min il ərzində qazın necə genişlənəcəyini proqnozlaşdırmağı öyrətdilər.

Bu süni intellekt qısayolu, əsas simulyasiya modelini yavaşlatmadan sürətli kiçik miqyaslı fizikanı idarə edir, Süd Yolu simulyasiyasının eyni vaxtda həm qalaktoz miqyaslı dinamikanı, həm də fərdi ulduz fəlakətlərini izləməsinə imkan verir.

Nəticələr və Gələcək Perspektivlər

Əldə edilən performans artımı diqqətəlayiqdir. Əvvəllər 36 il çəkəcək bir proses indi cəmi 115 gün tələb edir.

Komanda, nəticələrini RİKЕN-in Fuqaku superkompüteri və Tokio Universitetinin Miyabi sistemi üzərində genişmiqyaslı testlərlə yoxladı. Bu testlər, süni intellektlə gücləndirilmiş Süd Yolu simulyasiyasının görünməmiş miqyasda dəqiq nəticələr verdiyini təsdiqlədi.

Bu yanaşma, kosmos və zamanın çox fərqli miqyaslarını əhatə edən hər hansı bir sistemi modelləşdirmə üsulunu dəyişə bilər. İqlim elmi, hava proqnozu və okean dinamikası molekulyar səviyyədən planetar miqyaslara qədər uzanan prosesləri əlaqələndirmək zərurəti ilə oxşar problemlərlə üzləşir.

24 saat