Несмотря на то, что человечество узнает о Вселенной все больше и больше, с каждым новым ответом появляются всё более сложные вопросы. Например, нам неясно, что было до Большого взрыва? В каком состоянии существовала вся видимая и невидимая материя? Непонятно также, в каком именно месте Вселенной находимся именно мы? Учёные полагают, что по мере изучения тех или иных процессоров мы приблизимся к разгадке большинства тайн, тогда как другие останутся нерешёнными. Придётся выйти далеко за границы Солнечной системы и Млечного пути, но сегодня технологии не позволяют даже говорить о подобных свершениях. Несмотря на сложности, учёные не собираются сдаваться, а особый интерес вызывает симуляция, созданная на суперкомпьютере.
Когда вы в следующий раз будете задаваться вопросом о том, чем вообще занимаются самые быстрые компьютеры на планете, то обязательно вспомните наш материал. Как стало известно, в ноябре 2024 года учёные из Национальной лаборатории Оук-Ридж совершили настоящий прорыв, запустив самое масштабное на сегодняшний день моделирование Вселенной. С помощью суперкомпьютера Frontier, обладающего колоссальной вычислительной мощностью, они воссоздали эволюцию космоса на участке объёмом более 31 миллиарда кубических мегапарсеков. Этот проект, получивший название ExaSky, направлен на то, чтобы приоткрыть завесу тайн, окружающих Вселенную, и помочь в изучении её самых загадочных компонентов. Это могут быть не только указанные выше вопросы, но и понимание основ и принципов работу «тёмной материи, а также процессоров формирования первых галактик.
Согласно обнародованным данным, цель проекта состояла в том, чтобы создать виртуальную копию Вселенной, а также исследовать её скрытые механизмы. Например, тёмную материю, которая составляет около 27% всей массы и энергии Вселенной, остаётся одной из самых сложных и малоизученных тем в науке. Исследователи напоминают, что во Вселенной есть два главных игрока: тёмная материя, взаимодействующая только через гравитацию, и обычная материя, представляющая собой атомы, из которых состоит всё, что мы видим вокруг. Моделирование Вселенной заняло несколько лет, поскольку нужно было не только учитывать гравитационное взаимодействие объектов, но и точно рассчитать сложные физические процессы. Одними из наиболее важных считаются: движение горячего газа, формирование звёзд, эволюция галактик и даже поведение чёрных дыр. На этапе подготовки команда задействовала метод космологической гидродинамики, который охватывает весь спектр физических явлений, происходящих в космосе.
Обычно, когда мы смотрим в ночное небо, то видим свет, который прошёл миллиарды лет, прежде чем попал к нам. Таким образом, мы как бы заглядываем в прошлое. Но чтобы понять, как Вселенная пришла к своему текущему состоянию, одного наблюдения недостаточно. Моделирование позволяет учёным ускорить время, воссоздать процесс эволюции космоса за миллиарды лет и даже экспериментировать. В ходе масштабной симуляции стало возможно перематывать время назад, изменять параметры или изучать отдельные процессы в деталях. Команда исследователей признаёт, что ещё десять лет назад такие масштабные симуляции были невозможны. Огромные вычислительные затраты заставляли учёных упрощать модели, исключая многие важные параметры. Но с появлением Frontier, обладающего экзафлопсной мощностью (1 квинтиллион операций в секунду), стало возможным не только увеличить объём исследований, но и добавить новые физические компоненты, такие как барионная динамика. Учёные пишут, что обладают невероятным количеством инструментом, позволяя погружаться в космос сквозь время и пространство.
На создание алгоритмов и улучшение технологий для проекта ушли годы, но результат превзошёл все ожидания. Команда уже поделилась видеороликом, демонстрирующим, как гигантское скопление галактик формируется в участке пространства размером 64×64×76 мегапарсеков. Для сравнения, этот небольшой объем составляет всего 0,001% от всего моделируемого участка. Мы видим, как галактики притягиваются, сливаются и образуют огромные структуры, словно пляшут в гравитационном танце. Физики полагают, что находятся в начале пути. Анализ результатов займёт годы, но учёные уверены, что собранные данные помогут ответить на многие вопросы о происхождении, устройстве и эволюции Вселенной. Учитывая, как стремительно развиваются умные технологии, есть все основания полагать, что обработка данных будет ускорена за счёт ИИ. Уже сегодня нейросети помогают астрономам находить новые галактики, обнаруживая объекты, которые не могли идентифицировать сами люди. В будущем возможности умных алгоритмов станут ещё более впечатляющими, ну а масштабная симуляция доказывает, что потенциал ИИ только начинает раскрываться и будет востребован в огромном количестве направлений науки и техники.