Използвайки малко магия за машинно обучение, учените вече могат да моделират огромни и сложни вселени за една хилядна от времето, необходимо за конвенционалните методи. Новият подход ще помогне да се въведе нова ера на космологични симулации с висока разделителна способност.
Новият метод, разработен от Yin Li, астрофизик от института Flatiron в Ню Йорк, и неговите колеги, предоставя алгоритъм за машинно обучение с модели с ниска и висока разделителна способност на малък регион от пространството. Алгоритъмът учи как да мащабирате модели с ниска разделителна способност, за да съответстват на детайлите, открити във версиите с висока разделителна способност. След обучение кодът може да вземе пълномащабни модели с ниска разделителна способност и да генерира симулации с ултрависока разделителна способност, които съдържат 512 пъти повече частици.
Това мащабиране осигурява значително спестяване на време. За регион от Вселената с диаметър приблизително 500 милиона светлинни години, съдържащ 134 милиона частици, съществуващите методи отнемат 560 часа, за да завършат симулация с висока разделителна способност, използвайки едно процесорно ядро. Учените казват, че с новия подход това отнема само 36 минути. Резултатите бяха още по-впечатляващи, когато към симулацията бяха добавени повече частици. За Вселената, която е 1000 пъти по-голяма и съдържа 134 милиарда частици, новият метод на изследователите отне 16 часа на един GPU.
Също интересно:
- Първите частици във Вселената са пресъздадени. Сигнал за спойлер: изглеждат странно
- Ново проучване повдига съмнения относно състава на 70% от нашата Вселена
Според експерти, намаляването на времето, необходимо за провеждане на космологични симулации „може да осигури значителен напредък в числената космология и астрофизиката. Космологичните симулации проследяват историята на Вселената до формирането на всички галактики и техните черни дупки."
Засега новите модели разглеждат само тъмната материя и гравитацията. Въпреки че това може да изглежда като прекалено опростяване, гравитацията със сигурност е доминиращата сила във вселената в голям мащаб и тъмната материя съставлява 85% от цялата „материя“ в космоса. Частиците в симулацията не са буквално частици тъмна материя, а вместо това се използват като тракери, за да покажат как частиците тъмна материя се движат през Вселената.
Симулацията не обхваща всичко, тъй като се фокусира само върху тъмната материя и гравитацията, явления в малък мащаб като образуване на звезди, свръхнови и ефектите на черните дупки не се вземат предвид. Изследователите планират да разширят своите методи, за да включат силите, отговорни за подобни явления, и да управляват своите невронни мрежи в движение заедно с конвенционалните симулации, за да подобрят точността.
Прочетете също: