O echipă de cercetători de la Centrul RIKEN pentru Științe Teoretice și Matematice Interdisciplinare (iTHEMS) din Japonia, condusă de Keiya Hirashima, a realizat prima simulare a Căii Lactee capabilă să urmărească fiecare dintre cele peste 100 de miliarde de stele individuale pe parcursul a 10 mii de ani de evoluție. Această realizare îmbunătățită cu inteligență artificială oferă un nivel de detaliu și viteză fără precedent.
Cercetătorii au reușit să atingă această bornă prin combinarea inteligenței artificiale cu tehnici avansate de simulare numerică, ceea ce le permite să modeleze de 100 de ori mai multe stele decât cele mai sofisticate simulări anterioare, generând rezultate de peste 100 de ori mai rapid.
Lucrarea a fost prezentată la conferința internațională de supercalcul SC ’25 și marchează un pas major înainte pentru astrofizică, calculul de înaltă performanță și modelarea asistată de AI. Această strategie ar putea fi aplicată și în studiile la scară largă ale sistemului Terrei, inclusiv în cercetarea climei și vremii.
Simularea detaliată a Căii Lactee le va permite cercetătorilor să compare teoriile despre evoluția galactică, structura și formarea stelelor cu datele observaționale, depășind provocările anterioare legate de calcularea gravitației și a comportamentului fluidelor la scara unei galaxii atât de mari.
Provocările modelării Căii Lactee
Anterior, simulările nu au fost capabile să reprezinte o galaxie de dimensiunea Căii Lactee cu detalii fine la nivelul stelelor individuale. Modelele anterioare puteau simula sisteme cu o masă echivalentă de aproximativ un miliard de sori, mult sub cele peste 100 de miliarde de stele ale Căii Lactee. Astfel, cea mai mică „particulă” din acele simulări reprezenta, de obicei, un grup de aproximativ 100 de stele, limitând precizia proceselor la scară mică.
O abordare inovatoare bazată pe învățarea profundă
Hirashima și echipa sa au dezvoltat o metodă care îmbină un model surogat de învățare profundă cu simulările fizice standard, pentru a depăși barierele anterioare. Această abordare promite să reducă timpul necesar pentru simulare, facilitând un avans semnificativ în înțelegerea evoluției galactice.
Inteligența Artificială și Simularea Căii Lactee
Recent, o echipă de cercetători a dezvoltat o simulare inovatoare a Căii Lactee, care include 100 de miliarde de stele, utilizând tehnologia inteligenței artificiale (AI). Această simulare este capabilă să ofere o rezoluție reală stea cu stea, ceea ce permite o înțelegere detaliată a comportamentului galaxiei.
Simularea AI nu doar că reproduce comportamentul general al galaxiei, dar și detaliile fine ale evenimentelor, cum ar fi exploziile de supernovă. Aceasta a fost validată prin compararea rezultatelor cu rulări la scară mare pe supercomputerele Fugaku de la RIKEN și Miyabi de la Universitatea din Tokyo.
Un aspect remarcabil al acestei simulări este viteza de procesare. De exemplu, simularea unui milion de ani a durat doar 2,78 ore, ceea ce indică faptul că 1 miliard de ani ar putea fi finalizați în aproximativ 115 zile, în loc de 36 de ani. Această abordare hibridă bazată pe AI are potențialul de a transforma nu doar studiile galactice, ci și alte domenii științifice care se confruntă cu provocări similare, cum ar fi meteorologia și oceanografia.
