Միջազգային գիտնականների թիմը բեկում է կատարել տիեզերքի կառուցվածքի ուսումնասիրության մեջ՝ մշակելով Effort.jl ծրագիրը, որը թույլ է տալիս սովորական նոութբուքով րոպեների ընթացքում կատարել հաշվարկներ, որոնք նախկինում հասանելի էին միայն սուպերհաշվիչներին: Նոր գործիքը ճանապարհ է բացում տիեզերքի «տիեզերական սարդոստայնի»՝ գալակտիկաների, աստղերի և դատարկությունների հսկայական ցանցի ամենամանրամասն քարտեզների ստեղծման համար, որը կազմում է տիեզերքի կմախքը: Հետազոտության արդյունքները հրապարակվել են Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) ամսագրում:

Ի՞նչ է «տիեզերական սարդոստայնը»

«Տիեզերական սարդոստայնը» տիեզերքի կառուցվածքն է, որը բաղկացած է թելերից, պատերից և դատարկություններից, որոնք գալակտիկաները կապում են մեկ ցանցի մեջ: Այն ձևավորվել է միլիարդավոր տարիների ընթացքում՝ գրավիտացիայի և մութ նյութի ազդեցությամբ: Այս կառուցվածքի ուսումնասիրությունը օգնում է հասկանալ, թե ինչպե՞ս է էվոլյուցիայի ենթարկվել տիեզերքը, ինչպե՞ս են առաջացել գալակտիկաները և որո՞նք են ֆիզիկական օրենքները, որոնք կառավարում են տիեզերքը:

Սակայն խոշոր մասշտաբի կառուցվածքի մոդելների կառուցումը խնդիր է, որը պահանջում է հսկայական հաշվողական ռեսուրսներ: Ժամանակակից նախագծերը, ինչպիսիք են DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) և եվրոպական Euclid առաքելությունը, հավաքում են տվյալների հսկայական ծավալներ, որոնք դժվար է մշակել նույնիսկ սուպերհաշվիչներով:

Effort.jl. Հաշվարկների հեղափոխություն

Effort.jl ծրագիրը, որը ստեղծվել է Վաթերլոո համալսարանից Մարկո Բոնիչիի ղեկավարությամբ գիտնականների կողմից, լուծում է այս խնդիրը: Այն հիմնված է խոշոր մասշտաբի կառուցվածքի արդյունավետ դաշտի տեսության վրա՝ առաջադեմ մոդել, որը վիճակագրորեն նկարագրում է տիեզերքի «կմախքը»՝ կապելով դիտարկումները հիմնարար ֆիզիկայի հետ:

«Մեր էմուլյատորը գործում է որպես նեյրոնային ցանց, որը սովորել է, թե ինչպե՞ս է մոդելը կանխատեսում փոփոխությունները տարբեր պարամետրերով: Սա թույլ է տալիս ակնթարթորեն ստանալ արդյունքներ՝ առանց ամեն ինչ նորից հաշվարկելու», — բացատրել է Բոնիչին:

Effort.jl-ի հիմնական առանձնահատկությունները.

  • Արագություն. Հաշվարկները, որոնք սուպերհաշվիչներով ժամեր էին տևում, այժմ կատարվում են րոպեների ընթացքում նոութբուքով:
  • Ռեսուրսների խնայողություն. Ծրագիրը պահանջում է ավելի քիչ տվյալներ ուսուցման համար, քանի որ հաշվի է առնում պարամետրերի փոփոխության օրինաչափությունները:
  • Ճշգրտություն. Որոշ դեպքերում էմուլյատորը ավելի ճշգրիտ է, քան բնօրինակ մոդելը, քանի որ թույլ է տալիս ներառել վերլուծության լրացուցիչ ասպեկտներ, որոնք սովորաբար պարզեցվում են արագության համար:

Առաջին արդյունքներ և հեռանկարներ

Effort.jl-ի փորձարկումը սիմուլյացված և իրական տվյալների վրա ցույց է տվել, որ ծրագրի ճշգրտությունը մոտ է լիարժեք մոդելի արդյունքներին: Սա այն դարձնում է հուսալի գործիք DESI-ից և Euclid-ից ստացվող հսկայական տվյալների մշակման համար, որոնք առաջիկա տարիներին կտրամադրեն «տիեզերական սարդոստայնի» ամենամանրամասն քարտեզները:

«Մենք ստեղծել ենք գործիք, որը կարող է հաղթահարել ապագայի տվյալների հոսքերը և թույլ կտա աստղաֆիզիկոսներին ավելի արագ վերլուծել տիեզերքի կառուցվածքը», — նշել է Բոնիչին:

Ինչու՞ է սա կարևոր

Effort.jl-ը նոր հնարավորություններ է բացում գիտության համար.

  • Հետազոտությունների արագացում. Տիեզերքի կառուցվածքի արագ մոդելավորումը կօգնի ճշգրիտ կոսմոլոգիական տեսություններ մշակել:
  • Հասանելիություն. Այժմ բարդ հաշվարկները հասանելի են ոչ միայն խոշոր աստղադիտարաններին, այլև սահմանափակ ռեսուրսներով համալսարաններին:
  • Պատրաստություն նոր տվյալների համար. DESI և Euclid առաքելությունները շուտով կտրամադրեն տերաբայթերով տեղեկատվություն, և Effort.jl-ը կդառնա դրանց վերլուծության բանալին:

Ծրագիրը կարող է նաև օգնել մութ նյութի և մութ էներգիայի ուսումնասիրության մեջ, որոնք կազմում են տիեզերքի մոտ 95%-ը, բայց մնում են առեղծված:

Ի՞նչ է սպասվում

Գիտնականները պլանավորում են կատարելագործել Effort.jl-ը՝ ավելացնելով նոր տվյալների և մոդելների աջակցություն: Առաջիկա տարիներին, Euclid առաքելության գործարկմամբ (2023–2029) և DESI-ի ընդլայնմամբ, գործիքը կդառնա պատմության մեջ «տիեզերական սարդոստայնի» ամենաճշգրիտ քարտեզների ստեղծման հիմքը: Սա մարդկությանը կմոտեցնի տիեզերքի ձևավորման և դրա էվոլյուցիան կառավարող ուժերի հասկացողությանը:

Հակիրճ…

Effort.jl-ը հեղափոխական գործիք է, որը թույլ է տալիս ավելի արագ, ճշգրիտ և էժան ուսումնասիրել «տիեզերական սարդոստայնը»: Սովորական նոութբուքով աշխատող ծրագիրը դռներ է բացում DESI-ից և Euclid-ից ստացվող տվյալների վերլուծության համար, որոնք խոստանում են տիեզերքի կառուցվածքի ամենամանրամասն քարտեզները: Սա ոչ միայն տեխնիկական բեկում է, այլև քայլ դեպի տիեզերքի առեղծվածների բացահայտում՝ մութ նյութից մինչև գալակտիկաների ծնունդ: