به گزارش خبرآنلاین، پژوهشگران بنیاد پژوهشی «ریکن» (RIKEN) و «دانشگاه توکیو» (UTokyo) در ژاپن و همچنین «دانشگاه بارسلونا» (Universitat de Barcelona) در اسپانیا، موفق به توسعه روشی نوین برای مدلسازی کهکشان راه شیری شدهاند. این تحقیقات بر مبنای شبیهسازی بیش از ۱۰۰ میلیارد ستاره در بازه زمانی ۱۰ هزار ساله صورت گرفته است.
به نقل از ایسنا، این تیم تحقیقاتی توانستهاند تا شبیهسازیهای سنتی فیزیکی را با الگوریتمهای یادگیری عمیق ترکیب کرده و به نتایجی سریعتر از ۱۰۰ برابر نسبت به روشهای پیشین دست یابند. این شبیهسازیها به کمک بیش از هفت میلیون هسته پردازنده اجرا شده است.
مدلسازی کهکشان نیازمند مدیریت همزمان سرعتها و ابعاد بسیار متفاوتی است. از یک طرف، چرخش آهسته کهکشان در طول میلیاردها سال و از طرف دیگر، رویدادهای زودگذر مانند انفجارهای ابرنواختری که گاز را با دماهای بسیار بالا پرتاب میکنند، وجود دارند. ثبت این تغییرات سریع معمولاً به استفاده از گامهای زمانی کوچک منجر میشود، که این امر سرعت فرآیند شبیهسازی را کاهش میدهد و به جزئیات آسیب میزند.
این محدودیتها به این معنا بوده که در شبیهسازیها، به جای دنبال کردن جزئیات هر ذره، خوشههای بزرگ از ستارهها جایگزین میشوند. با رویکرد جدید، پژوهشگران از هوش مصنوعی برای مدیریت حبابهای گاز اطراف هر ابرنواختر استفاده کردهاند، در حالی که شبیهسازی اصلی بدون وقفه به کار خود ادامه میدهد.
مدل یادگیری عمیق بهطور خاص به عنوان یک میانبر آموزشدیده عمل میکند. پژوهشگران ابتدا تعدادی شبیهسازی با وضوح بالا از یک ابرنواختر را اجرا کرده و سپس از این دادهها برای آموزش یک شبکه عصبی بهره گرفتهاند. به هنگام وقوع ابرنواختر در کهکشان، کدی برای پیشبینی تحولات منطقه به گرههای هوش مصنوعی ارسال میشود.
توزیع کار به افزایش شدت سرعت شبیهسازی منجر شده است. در حالی که استفاده از روشهای سنتی برای شبیهسازی یک میلیون سال از تکامل کهکشان حدود ۳۱۵ ساعت زمان میبرد، روش مبتنی بر هوش مصنوعی این فرآیند را به ۲.۷۸ ساعت کاهش داده است؛ بدین ترتیب، یک دوره یک میلیارد ساله میتواند در حدود ۱۱۵ روز با استفاده از ابررایانهای پیشرفته به پایان برسد.
پژوهشگران به این نکته اشاره کردهاند که این رویکرد میتواند در دیگر حوزهها مانند شبیهسازیهای آبوهوایی و مدلهای اقیانوسی نیز کارایی داشته باشد. با اتخاذ مدلهای جایگزین برای عناصر کوچکتر، امکان پیشبینیهای دقیقتر بدون افزایش هزینههای محاسباتی فراهم میشود.
نتیجهگیری از این شبیهسازیها نشان میدهد که کهکشان ما میتواند به صورت ستاره به ستاره با در نظر گرفتن اثرات واقعی ابرنواخترها و جریانهای گاز مورد بررسی قرار گیرد. این پیشرفت به آیندهای اشاره دارد که در آن هوش مصنوعی به خلق جهانهای مجازی و درک بهتر فرآیندهای شکلگیری ستارهها و سیارهها کمک میکند.
