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AI可高速預(yù)測(cè)宇宙中復(fù)雜大型結(jié)構(gòu)

來源: 科技日?qǐng)?bào)   日期:2020-02-07  責(zé)編: 環(huán)球科技網(wǎng) 
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    作為科學(xué)家可以運(yùn)用的最大規(guī)模的驗(yàn)證科學(xué),觀測(cè)驗(yàn)證宇宙基本框架的“觀測(cè)宇宙學(xué)”逐漸成熟。“宇宙大規(guī)模結(jié)構(gòu)”近年來越來越受到重視。“宇宙大規(guī)模結(jié)構(gòu)”指的是各個(gè)星系交織的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),是宇宙迄今為止復(fù)雜進(jìn)化史的終結(jié)狀態(tài)。利用天文望遠(yuǎn)鏡等對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)觀察,有助于揭開影響宇宙進(jìn)化的暗物質(zhì)和暗能量之謎。

    為了解我們所在的宇宙是什么樣的宇宙,根據(jù)物理理論,使用超級(jí)計(jì)算機(jī)計(jì)算宇宙中各種大規(guī)模結(jié)構(gòu)的演化,將其與觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,是一種非常有效的手段。但是,這需要對(duì)數(shù)十萬到百萬個(gè)宇宙論模型進(jìn)行精確的計(jì)算,而即使用當(dāng)前可利用的最大計(jì)算資源,也很難進(jìn)行如此大量的模擬。

    日本京都大學(xué)基礎(chǔ)物理學(xué)研究所特定準(zhǔn)教授西道啟博的研究小組,試圖利用人工智能的“機(jī)器學(xué)習(xí)”方法來解決此難題。研究小組的機(jī)器學(xué)習(xí)設(shè)備被稱為“暗模擬器”。該裝置對(duì)宇宙中暗物質(zhì)成分的數(shù)量和性質(zhì)等進(jìn)行了各種計(jì)算,從計(jì)算得出的101個(gè)虛擬宇宙中“學(xué)習(xí)”相應(yīng)關(guān)系。這樣就可以快速對(duì)新宇宙學(xué)模型預(yù)期的結(jié)果進(jìn)行理論預(yù)測(cè),而無需進(jìn)行新的模擬。

    “機(jī)器學(xué)習(xí)”使用的虛擬宇宙數(shù)據(jù)是日本國立天文臺(tái)超級(jí)計(jì)算機(jī)“ATERUI”和“ATERUI Ⅱ”耗時(shí)3年計(jì)算出的總?cè)萘?00TB(terabyte)的巨大模擬數(shù)據(jù)。

    “暗模擬器”可以預(yù)測(cè)星系的空間分布和弱重力透鏡效應(yīng)的實(shí)際觀察結(jié)果,誤差約為2%—3%,利用標(biāo)準(zhǔn)筆記本電腦可以在幾秒鐘內(nèi)完成理論預(yù)測(cè),從而將計(jì)算成本大大降低。

    “暗模擬器”是首次在實(shí)際觀測(cè)數(shù)據(jù)上直接應(yīng)用的AI工具,向利用人工智能分析宇宙大數(shù)據(jù)邁出實(shí)質(zhì)性的一步,也助推了下一代終極宇宙觀測(cè)學(xué)的到來。



 

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