Fövqəlnovanı təqlid etmək üçün yeni bir üsul kosmik mənşəyimizə işıq sala bilər.

Partlayan ulduzlar olan supernovalar qalaktikaların formalaşmasında və təkamülündə mühüm rol oynayırlar. Bununla belə, bu hadisələri dəqiq və səmərəli şəkildə simulyasiya etmək əhəmiyyətli bir problem olmuşdur. Tokio Universitetinin tədqiqatçılarının da daxil olduğu bir qrup ilk dəfə olaraq fövqəlnova simulyasiyalarını təkmilləşdirmək üçün dərin öyrənmə metodundan istifadə edib. Bu irəliləyiş qalaktikaların formalaşması və təkamülünü, həmçinin həyata gətirib çıxaran kimyanın təkamülünü başa düşmək üçün vacib olan simulyasiyaları sürətləndirir.

Dərin öyrənmə haqqında eşitdiyiniz zaman, şəkillərlə ağıllı bir şey etmək və ya insani mətn yaratmaq üçün bu həftə ortaya çıxan ən son tətbiqi düşünə bilərsiniz. Dərin öyrənmə bu kimi şeylərin bəzi pərdəarxası aspektlərinə cavabdeh ola bilər, lakin o, həmçinin müxtəlif tədqiqat sahələrində geniş şəkildə istifadə olunur. Bu yaxınlarda “hackathon” adlı texnoloji tədbirdə bir komanda hava proqnozu üçün dərin öyrənmə tətbiq etdi. Bu, kifayət qədər təsirli oldu və bu, Tokio Universitetinin Astronomiya Departamentindən doktorant Keiya Hirashimanın düşüncəsinə səbəb oldu.

“Hava çox mürəkkəb bir fenomendir, lakin nəticədə maye dinamikası hesablamalarına qədər qaynayır” dedi Hirashima. “Beləliklə, mən merak etdim ki, biz hava proqnozu üçün istifadə olunan dərin öyrənmə modellərini dəyişdirə və onları başqa bir maye sisteminə tətbiq edə bilərikmi, lakin daha geniş miqyasda mövcud olan və birbaşa çıxışımız olmayan bir sistem: mənim tədqiqat sahəm, fövqəlnova partlayışları.”

Supernovalar və Qalaktik Təsiri Anlamaq

Fövqəlnovalar, uyğun kütləli ulduzlar yanacaqlarının çox hissəsini yandırdıqda və nəhəng partlayışlarla çökdükdə baş verir. Onlar o qədər nəhəngdirlər ki, ev sahibi qalaktikalarındakı böyük ərazilərə təsir edə bilirlər və edə bilirlər. Əgər fövqəlnova bir neçə yüz il əvvəl Yerdən bir neçə yüz işıq ili uzaqlıqda baş vermişdisə, bəlkə siz bu məqaləni indi oxumursunuz. Beləliklə, supernovaları nə qədər yaxşı başa düşsək, qalaktikaların niyə belə olduğunu bir o qədər yaxşı anlaya bilərik.

https://youtu.be/qmLxEEnkvZs
Fövqəlnova simulyasiyası zamanı (solda) cari simulyasiya üsulu ilə proqnozu göstərir. (sağda) 3D-MIM-in proqnozunu göstərir, bu, hazırkı aparıcı metoda kifayət qədər yaxın görünür, lakin onun yerinə yetirilməsi çox az vaxt tələb edir, vaxta, enerjiyə və hesablama vaxtına qənaət edir. Kredit: 2023 Hirashima et al. CC-BY-ND

“Problem fövqəlnovanın necə partladığını hesablamaq üçün lazım olan vaxtdır. Hal-hazırda, uzun müddət ərzində qalaktikaların bir çox modelləri fövqəlnovaların mükəmməl sferik şəkildə partladığını iddia edərək hər şeyi sadələşdirir, çünki bunu hesablamaq nisbətən asandır”, – Hirashima bildirib. “Lakin reallıqda onlar kifayət qədər asimmetrikdir. Partlayışın sərhədini təşkil edən materialın qabığının bəzi bölgələri digərlərindən daha mürəkkəbdir. Ən yaxşı dəqiqliyi təmin etmək üçün simulyasiya zamanı partlayışın hansı hissələrinin daha çox və ya daha az diqqət tələb etdiyini müəyyən etməyə kömək etmək üçün dərin öyrənmə tətbiq etdik, eyni zamanda ümumi vaxtda ən az vaxt sərf etdik. Problemin bölünməsinin bu üsulu Hamilton parçalanması adlanır. Yeni modelimiz 3D-MIM, 100.000 illik fövqəlnovanın təkamülünün hesablanmasında hesablama addımlarının sayını 99% azalda bilər. Beləliklə, düşünürəm ki, biz də darboğazı azaltmağa həqiqətən kömək edəcəyik.”

Dərin Öyrənmənin Astrofizikada Daha Geniş Tətbiqləri

Təbii ki, dərindən öyrənmək dərin təlim tələb edir. Hirashima və onun komandası milyonlarla saat kompüter vaxtı tələb edən yüzlərlə simulyasiyanı həyata keçirməli idi (superkompüterlər çox paraleldir, ona görə də bu müddət tələb olunan minlərlə hesablama elementi arasında bölünəcək). Lakin onların nəticələri buna dəyər olduğunu sübut etdi.