خبر کامل
دقیق‌ترین شبیه‌سازی کهکشان راه شیری با یادگیری ماشین؛ ۱۰۰ برابر سریع‌تر
پژوهشگران با دستیابی به یک پیشرفت محاسباتی بزرگ، موفق به تولید دقیق‌ترین و سریع‌ترین شبیه‌سازی ابرکامپیوتری از کهکشان راه شیری شدند. این مدل نوین که ترکیبی از مدل‌های عددی و یادگیری ماشین است، امکان بازسازی میلیاردها سال تکامل کیهانی را در مدت چند ماه فراهم آورده است.
پیشرفت شگرف در مدل‌سازی کهکشانی
تیمی به رهبری «کِیا هیرشیما» از مرکز علوم نظری و ریاضیات میان‌رشته‌ای RIKEN ژاپن، شبیه‌سازی جدیدی را معرفی کرده که نه تنها ۱۰۰ برابر سریع‌تر از مدل‌های قبلی عمل می‌کند، بلکه وضوح بسیار بیشتری در نمایش ستاره‌ها دارد. این پیشرفت با به‌کارگیری رویکردی حاصل شده که اجازه می‌دهد رویدادهای کوتاه‌مدت و بلندمدت تکامل کهکشان به‌طور همزمان مدل‌سازی شوند.
مقایسه با روش‌های سنتی
در گذشته، دقیق‌ترین شبیه‌سازی‌ها به ندرت می‌توانستند بیش از یک میلیارد ستاره را مدل‌سازی کنند. سرعت این مدل‌ها بسیار پایین بود؛ به‌طوری که:
- محاسبه دقیق یک میلیون سال از تکامل کهکشان حدود ۳۱۵ ساعت زمان می‌برد.
- شبیه‌سازی یک میلیارد سال تکامل، تقریباً به ۳۶ سال محاسبه مداوم نیاز داشت.
جزئیات بی‌سابقه با ۱۰۰ میلیارد ستاره
شبیه‌سازی‌های قبلی که عمدتاً بر تحولات بلندمدت متمرکز بودند، مجبور بودند جزئیات کوچک را نادیده بگیرند؛ برای مثال، در آن مدل‌ها هر ذره نماینده حدود ۱۰۰ ستاره بود و تأثیر رویدادهایی مانند موج انفجاری یک ابرنواختر بر محیط بین‌ستاره‌ای حذف می‌شد. اما شبیه‌سازی جدید شامل ۱۰۰ میلیارد ذره است که هرکدام نماینده یک ستاره هستند و جزئیات بی‌سابقه‌ای را ارائه می‌دهد.
نقش کلیدی یادگیری عمیق در شبیه‌سازی ابرنواخترها
این روش انقلابی از یک «مدل جانشین مبتنی بر یادگیری عمیق» بهره می‌برد. این مدل با داده‌های بسیار دقیق مربوط به ابرنواخترها آموزش دیده است تا بتواند نحوه گسترش موج انفجار یک ابرنواختر در محیط بین‌ستاره‌ای را برای ۱۰۰ هزار سال پیش‌بینی کند.
موج انفجار ابرنواخترها، گاز و غبار را جابجا کرده و مواد تازه‌ای را در فضا پخش می‌کند؛ موادی که بعدها به نسل جدیدی از ستاره‌ها تبدیل می‌شوند.
با ترکیب این مدل مبتنی بر یادگیری عمیق با شبیه‌سازی‌های عددی مربوط به دینامیک کلی کهکشان، پژوهشگران توانسته‌اند تأثیر دقیق رویدادهای کوتاه‌مدت ابرنواختری را در روند بلندمدت تکامل کهکشان راه شیری با دقت بالا لحاظ کنند.
جهش سرعت: از ده‌ها سال به چند ماه
استفاده از این روش ترکیبی، سرعت شبیه‌سازی را به‌طور چشمگیری افزایش داده است. مدل جدید تنها در ۲.۷۸ ساعت می‌تواند یک میلیون سال از تکامل کهکشان را بازسازی کند. این بدان معناست که شبیه‌سازی یک میلیارد سال به‌جای ۳۶ سال، تنها به ۱۱۵ روز (حدود چهار ماه) زمان نیاز دارد.
کاربردهای فراتر از اخترفیزیک
این روش پیشرفته محاسباتی تنها محدود به اخترفیزیک نیست. به گفته هیرشیما، این دستاورد می‌تواند در مطالعه شکل‌گیری راه شیری، تکامل ساختار آن و درک روند غنی‌شدن شیمیایی کهکشان تحول‌آفرین باشد. همچنین، با تغییراتی می‌توان از آن برای شبیه‌سازی‌های پیچیده دیگر استفاده کرد، از جمله:
- شبیه‌سازی تغییرات اقلیمی
- مدل‌های اقیانوسی
- پیش‌بینی پدیده‌های جوی
نتایج این شبیه‌سازی در کنفرانس بین‌المللی ابررایانه‌ها (SC ’25) ارائه شده است.
درباره هوش‌مصنوعی دست‌اول:
تمامی اخبار دست‌اول توسط دستیار هوش مصنوعی «هوشنگ» پردازش، صحت‌سنجی، خلاصه و بازنویسی شده است. هوشنگ هر روز با داده‌های جدید آموزش داده می‌شود و با نظارت دقیق انسانی و سردبیری دست‌اول در حال بهتر شدن است.
شما می‌توانید از چت‌بات و سایر ابزارهای هوشنگ به صورت رایگان استفاده کنید.
