خبر کامل
شبیه‌سازی بی‌سابقه پلاسما با ابرکامپیوتر Frontier و هوش مصنوعی
دانشمندان آمریکایی با بهره‌گیری از نخستین ابرکامپیوتر مقیاس اگزا در جهان، «فرانتیر»، و تلفیق آن با هوش مصنوعی، به دستاوردی بی‌سابقه در شبیه‌سازی رفتار آشفته پلاسما دست یافته‌اند. این پیشرفت می‌تواند درک ما از پدیده‌های کیهانی نظیر انفجارهای ابرنواختری و همچنین طراحی رآکتورهای همجوشی هسته‌ای را به کلی متحول سازد.
پیشرفت‌های کلیدی در درک پلاسما و کیهان
نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که این سیستم جدید نه تنها توانایی بهبود چشمگیر درک دانشمندان از انفجارهای کیهانی مانند ابرنواخترها را دارد، بلکه می‌تواند به طراحی رآکتورهای همجوشی هسته‌ای با کارایی بالاتر نیز کمک کند. الیو هوئرتا، ناظر این پروژه، این قابلیت را رویایی دیرینه برای اخترفیزیک‌دانان و سایر دانشمندان توصیف می‌کند.
«چنین قابلیتی سال‌ها رؤیای اخترفیزیک‌دانان و بسیاری از دانشمندان بوده است. این اولین‌باری است که با کمک هوش مصنوعی، به چنین سطحی از درک در سیستم‌هایی با این میزان پیچیدگی دست پیدا می‌کنیم.»
یکی از اصلی‌ترین چالش‌های این پژوهش، شبیه‌سازی دقیق فرایندی به نام «آشفتگی مگنتوهیدرودینامیکی» (MHD) بوده است. این پدیده، رفتار گازهای باردار (پلاسما) را تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی توصیف می‌کند و در پدیده‌های طبیعی گوناگونی از جمله شراره‌های خورشیدی، انفجارهای ابرنواخترها و حتی میدان مغناطیسی زمین نقش اساسی دارد.
مدل‌سازی دقیق این پدیده همواره دشوار بوده و روش‌های سنتی با ساده‌سازی معادلات، بسیاری از جزئیات مهم فیزیکی را نادیده می‌گرفتند. هوئرتا در این زمینه تأکید می‌کند:
«هرچه یک سیستم آشفته‌تر باشد، شبیه‌سازی آن سخت‌تر خواهد بود.»
نقش ابرکامپیوتر Frontier در این دستاورد
برای غلبه بر این چالش، تیم تحقیقاتی رویکردی دو مرحله‌ای را ابداع کرده است. در گام نخست، یک «اپراتور عصبی مبتنی بر فیزیک» مسئول یادگیری رفتار کلی پلاسما و مدل‌سازی تغییرات آن در طول زمان است. سپس، یک مدل مبتنی بر «دیفیوژن» وارد عمل می‌شود تا جزئیات دقیق‌تری را که ماهیت واقعی جریان‌های آشفته را شکل می‌دهند، بازسازی کند.
آموزش این مدل‌ها و تولید هزاران شبیه‌سازی دقیق از پلاسما، نیازمند توان محاسباتی بسیار زیادی است. به همین دلیل، محققان به ابرکامپیوتر Frontier دسترسی پیدا کردند. این ابرکامپیوتر قادر است بیش از دو کوینتیلیون (۲x۱۰۱۸) محاسبه در ثانیه انجام دهد و در حال حاضر سومین ابرکامپیوتر سریع مقیاس اگزاسکیل در جهان محسوب می‌شود.
سمیح کاچماز، دانشجوی دکتری و رهبر این پروژه، نقش Frontier را حیاتی می‌داند:
«Frontier واقعاً نجات‌دهنده ما بود. از آن برای تولید داده‌های با دقت بالا جهت آموزش مدل دیفیوژن و همچنین آموزش اپراتورهای عصبی مبتنی بر فیزیک استفاده کردیم.»
نتیجه این رویکرد، توسعه سیستمی است که می‌تواند در عرض چند ثانیه، پیش‌بینی‌های بسیار دقیقی از جریان‌های آشفته ارائه دهد. این سیستم توانسته میزان خطا را نسبت به روش‌های قبلی بیش از ۵۰ درصد کاهش دهد.
محققان اکنون در نظر دارند تا این مدل را توسعه داده و آن را برای شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌تر، از جمله شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی کامل پلاسما و محیط‌های اخترفیزیکی، به کار گیرند.
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.
