Prvá simulácia vesmíru pomocou AI je prekvapivo aj rýchla aj presná

Technológie
0

Astrofyzici prvýkrát použili technológiu umelej inteligencie na generovanie komplexných 3D simulácií vesmíru. Výsledky sú také rýchle, presné a robustné, že ani tvorcovia si nie sú istí, ako to všetko funguje. „Tieto simulácie môžeme spustiť v priebehu niekoľkých milisekúnd, zatiaľ čo ostatné "rýchle" simulácie trvajú niekoľko minút,“ hovorí spoluautorka štúdie Shirley Ho. „A okrem toho sú aj oveľa presnejšie.“

Rýchlosť a presnosť projektu nazývaného Deep Density Displacement Model (D3M) neboli pre vedcov najväčším prekvapením. Skutočným šokom bolo, že D3M mohol presne simulovať, ako by vesmír vyzeral, keby sa vyladili určité parametre (napríklad akú časť vesmíru tvorí temná hmota), aj keď model nikdy nedostal žiadne tréningové údaje, kde by sa tieto parametre líšili. „Je to, akoby ste trénovali softvér na rozpoznávanie obrázkov s množstvom obrázkov mačiek a psov, ale potom by bol schopný rozpoznať slony,“ vysvetľuje Ho.

Predplatné NEXTECH 2021

Ho a jej kolegovia predstavili D3M v zborníku Proceedings of the National Academy of Sciences. D3M modeluje, ako gravitácia formuje vesmír. Vedci sa zamerali iba na gravitáciu, pretože je to zďaleka najdôležitejšia sila, pokiaľ ide o rozsiahly vývoj vesmíru. Najpresnejšie simulácie vesmíru vypočítavajú, ako gravitácia posúva každú z miliárd jednotlivých častíc počas celého veku vesmíru. Na jednu simuláciu je potrebných približne 300 hodín výpočtov.

Rýchlejšie metódy môžu dokončiť rovnaké simulácie približne za dve minúty, ale vyššia rýchlosť má za následok nižšiu presnosť. Ho a jej kolegovia zdokonalili hlbokú neurónovú sieť, ktorá poháňa D3M, tým, že do nej vložili 8000 rôznych simulácií z jedného z dostupných modelov s najvyššou presnosťou. Neurónové siete sa potom ďalej školia, aby poskytovali rýchlejšie a presnejšie výsledky. 

Po výcviku D3M vedci spustili simulácie vesmíru v tvare škatule s priemerom 600 miliónov svetelných rokov a výsledky porovnali s výsledkami pomalých a rýchlych modelov. Zatiaľ čo pomalý, ale presný model vyžadoval stovky hodín výpočtového času na simuláciu, rýchla metóda trvala niekoľko minút. No D3M dokázal simuláciu dokončiť iba za 30 milisekúnd. Navyše mal aj presné výsledky. V porovnaní s pomalým modelom s vysokou presnosťou mal D3M relatívnu chybu 2,8 percenta. Iný rýchly model mal relatívnu chybu 9,3 percenta.

Najpozoruhodnejšia je však schopnosť D3M zvládnuť odchýlky parametrov, ktoré sa nenachádzajú v jeho tréningových dátach. To z neho robí obzvlášť užitočný a flexibilný nástroj. Okrem modelovania ďalších síl, ako je hydrodynamika, sa chcú vedci takisto dozvedieť, ako model vlastne funguje. 

Zdroj: eurekalert.org.

Zobrazit Galériu

Redakcia

Všetky autorove články

Pridať komentár

Mohlo by vás zaujímať

Mohlo by vás zaujímať