Вчені винайшли інноваційний метод моделювання Всесвіту на звичайному ноутбуці

Вчені розробили інструмент Effort.jl, який дозволяє моделювати великомасштабну структуру Всесвіту на звичайному ноутбуку за лічені хвилини. Досі для цього потрібні були суперкомп’ютери та величезні обчислювальні ресурси. Результати дослідження опубліковані в Jour­nal of Cos­mol­o­gy and Astropar­ti­cle Physics (JCAP).

Космологічні моделі, як-от EFTofLSS (Effec­tive Field The­o­ry of Large-Scale Struc­ture), описують утворення й еволюцію «космічної павутини» з галактик, кластерів і філаментів. Вони дають змогу поєднати спостереження з телескопів із фізичними теоріями, але обчислення займають надто багато часу. Effort.jl виступає «емулятором», який відтворює поведінку складної моделі, зберігаючи точність і водночас працюючи в десятки разів швидше.

Його ядро — це нейронна мережа, навчена на попередніх розрахунках EFTofLSS. Особливість у тому, що алгоритм одразу використовує відоме знання про залежність прогнозів від параметрів і додатково застосовує градієнти (як саме змінюється результат при невеликих змінах параметрів). Це скорочує обсяг тренувальних даних і дозволяє запускати код на простих машинах.

Тести на симуляціях і реальних даних показали, що точність Effort.jl відповідає оригінальній моделі, а іноді навіть перевершує її, оскільки може включати елементи аналізу, які в EFTofLSS зазвичай скорочують задля економії ресурсів. Таким чином, новий інструмент підходить для опрацювання великих масивів інформації, які надходять від проектів DESI та Euclid.

Дослідники підкреслюють, що ця технологія допоможе швидше аналізувати космічні дані й робити прогнози про розширення Всесвіту та властивості темної енергії. Effort.jl може стати основним робочим інструментом у космології найближчими роками, відкривши доступ до складних симуляцій широкому колу науковців без потреби у суперкомп’ютерах.