Makine öğrenimi, kozmolojik simülasyonları hızlandırır

Bir evren milyarlarca ve milyarlarca yılda evrim geçirir, ancak araştırmacılar artık karmaşık bir simüle evreni bir günden daha kısa sürede yaratmanın bir yolunu geliştirdiler. Teknik, yayınlanan Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı, makine öğrenimini, yüksek performanslı bilgi işlemi ve astrofiziği bir araya getiriyor ve yüksek çözünürlüklü kozmoloji simülasyonlarında yeni bir çağın başlamasına yardımcı olacak. ABD Ulusal Bilim Vakfı finanse edilen Araştırma.
Kozmolojik simülasyonlar, karanlık madde ve karanlık enerji de dahil olmak üzere evrenin birçok gizemini ortaya çıkarmanın önemli bir parçasıdır. Ancak şimdiye kadar araştırmacılar, hepsine sahip olamamanın ortak muammasıyla karşı karşıya kaldılar – simülasyonlar ya yüksek çözünürlükte küçük bir alana odaklanabilir ya da düşük çözünürlükte evrenin büyük bir bölümünü kapsayabilir.
Carnegie Mellon Üniversitesi fizikçi Tiziana Di Matteo ve meslektaşları, bir simülasyonu düşük çözünürlükten süper çözünürlüğe yükseltmek için sinir ağlarına dayalı bir makine öğrenimi algoritması öğreterek bu sorunun üstesinden geldi.
ABD Ulusal Bilim Vakfı Fizik Bölümü program direktörü James Shank, “Yapay zekanın fizik ve astronomi de dahil olmak üzere bilimin birçok alanında büyük bir etkiye sahip olduğu açık” dedi. “Yapay Zeka Planlama Enstitüsü programımız, yapay zekayı keşfi hızlandırmaya zorlamak için çalışıyor. Bu yeni sonuç, yapay zekanın kozmolojiyi nasıl dönüştürdüğünün iyi bir örneği.”
Eğitilmiş kod, tam ölçekli, düşük çözünürlüklü modeller alabilir ve 512 kata kadar daha fazla parçacık içeren süper çözünürlüklü simülasyonlar oluşturabilir. Evrendeki kabaca 500 milyon ışıkyılı genişliğinde ve 134 milyon parçacık içeren bir bölge için, mevcut yöntemlerin tek bir işlem çekirdeği kullanarak yüksek çözünürlüklü bir simülasyon üretmesi 560 saat gerektirir. Yeni yaklaşımla, araştırmacıların yalnızca 36 dakikaya ihtiyacı var.
Simülasyona daha fazla parçacık eklendiğinde sonuçlar daha da çarpıcıydı. 134 milyar parçacıkla 1000 kat daha büyük bir evren için, yeni yöntem tek bir grafik işleme biriminde 16 saat sürdü. Mevcut yöntemleri kullanarak, bu boyutta ve çözünürlükte bir simülasyonun tamamlanması bir süper bilgisayarın aylarını alacaktır.