Bilim insanları yapay zeka ile bugüne kadar yapılmış en ayrıntılı Samanyolu modelini oluşturdu
Bilim insanları, Samanyolu’nun 100 milyar yıldızını modelleyen ilk simülasyonu oluşturdu; yapay zeka, galaksi ölçeğindeki fiziği önceki yöntemlerden 100 kat hızlı çalıştırıyor. Yapay zeka (AI) destekli yeni bir Samanyolu simülasyonu, bilim insanlarına galaksinin evrimine dair şimdiye kadar sunulmuş en ayrıntılı bilgileri sağladı.
Evrimin 10 bin yılı boyunca 100 milyardan fazla tekil yıldızı takip eden model, astrofizikçilerin onlarca yıldır peşinden koştuğu olağanüstü bir çözünürlük sunuyor. Bugüne kadar en gelişmiş simülasyonlar, yıldızları büyük gruplar halinde bir araya getirerek galaksilerin büyümesini ve dönüşümünü belirleyen küçük ölçekli fiziği yumuşatıyordu. Yeni yaklaşım bunu tamamen değiştiriyor: derin öğrenme ile geleneksel, fizik temelli modellemeyi birleştiren ekip, önceki tekniklerden 100 kat daha hızlı ve 100 kat fazla yıldız kullanarak galaksi ölçeğinde simülasyon üretebiliyor.
Astronomlar Güneş Sistemi’nin ötesinde ilk dev yıldız patlamasını gözlemledi.
Galaksimizi simüle etmek neden bu kadar zor?
Samanyolu’nun nasıl oluştuğunu ve evrimini sürdürdüğünü anlamak için bilim insanlarının, galaksinin geniş sarmal yapısından tekilyıldızlarve süpernovaların davranışlarına kadar her şeyi yakalayan modellere ihtiyacı var.
Ancak işin içinde olan fizik, yani yerçekimi, gaz dinamiği, kimyasal zenginleşme ve patlayıcı yıldız ölümleri, birbirinden çok farklı zaman ölçeklerinde gerçekleşiyor. Süpernova patlamaları gibi hızlı olayları yakalamak, simülasyonun çok küçük adımlarla ilerlemesini gerektiriyor; bu, hesaplama açısından o kadar zorlayıcı bir süreç ki galaktik tarihin bir milyar yılını modellemek onlarca yıl sürebiliyor.
Yapay zeka kısayolu
Projeyi, Japonya’daki RIKEN Disiplinlerarası Teorik ve Matematiksel Bilimler Merkezi (iTHEMS) araştırmacısı Keiya Hirashima, Tokyo Üniversitesi ve Barselona Üniversitesi’nden meslektaşlarıyla birlikte yürüttü. Çalışma, yakın zamanda SC’25 (Yüksek Performanslı Hesaplama, Ağ, Depolama ve Analiz Uluslararası Konferansı) kapsamında sunuldu.
Hirashima’nın ekibi, sorunu derin öğrenme tabanlı bir vekil modelle çözmeyi başardı. Süpernovaların davranışlarına ilişkin yüksek çözünürlüklü simülasyonlarla eğitilen yapay zeka, bir patlamanın ardından 100.000 yıl boyunca gazın nasıl dağıldığını öngörmeyi öğrendi. Bu sayede ana simülasyon, tekil süpernova olaylarının ayrıntısını korurken çok daha hızlı ilerleyebildi. Yaklaşım, Japonya’daki Fugaku süper bilgisayarı ve Tokyo Üniversitesi’nin Miyabi sisteminin verileri kullanılarak doğrulandı.
Çinli astronotlar, uzay enkazının verdiği hasar nedeniyle yaşanan gecikmenin ardından Dünya’ya döndü Ortaya, tek tek yıldız düzeyinde gerçek çözünürlüğe ulaşan ve çok daha verimli çalışan, tam ölçekli bir Samanyolu simülasyonu çıktı. Artık galaktik evrimin 1 milyon yılı yalnızca 2,78 saat sürüyor; bu da 36 yıl yerine yaklaşık 115 günde bir milyar yılın simüle edilebileceği anlamına geliyor.
‘Bilimsel keşif için gerçek bir araç’
Bu başarı astrofizik için bir dönüm noktası olmasının ötesinde, uzay biliminin çok ötesinde etkiler taşıyor. Makale, “Çalışmamıza benzer yöntemler kozmik büyük ölçekli yapı oluşumu, kara delik akresyonu ve hava durumu, iklim ile türbülans simülasyonlarına uygulanabilir” diyor. Bu tür hibrit yapay zeka-fizik yöntemleri, söz konusu modelleri çarpıcı biçimde hızlandırabilir; onları hem daha hızlı hem de daha doğru hâle getirebilir.
Hirashima, “Yapay zekayı yüksek performanslı hesaplamayla entegre etmenin, hesaplamalı bilimlerde çok ölçekli ve çok fizikli sorunlara yaklaşımımızda temel bir değişimi işaret ettiğine inanıyorum” dedi. Şunu da ekledi: “Bu başarı, yapay zekayla hızlandırılan simülasyonların örüntü tanımanın ötesine geçerek bilimsel keşif için gerçek bir araca dönüşebileceğini gösteriyor; yaşamın oluşumunda rol oynayan elementlerin galaksimizde nasıl ortaya çıktığını izlememize yardımcı oluyor.”
Ekibin bir sonraki adımı, tekniği daha da ölçeklendirmek ve Dünya sistemi modellemesine yönelik uygulamalarını keşfetmek olacak.
