Исторический прорыв в области вычислительной астрофизики стал возможен благодаря усилиям международной исследовательской команды под руководством Кейи Хирасимы, работающей в центре RIKEN iTHEMS. Впервые была создана уникальная суперкомпьютерная симуляция нашей галактики — Млечного Пути, где индивидуально просчитаны траектории более 100 миллиардов звезд. Инновационный проект был представлен на престижном научном форуме SC: The International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage, and Analysis 2025 и вызвал живой интерес как среди специалистов, так и широкой аудитории.
Инновационный подход: синергия нейронных сетей и традиционного моделирования
Ключевая особенность разработки — уникальная комбинация традиционных численных методов и современных алгоритмов искусственного интеллекта, в частности, глубоких нейронных сетей. Благодаря этой синергии стало возможно реализовать симуляцию с абсолютно новым уровнем точности и скоростью: расчеты проходят более чем в 100 раз быстрее по сравнению с наиболее совершенными предыдущими моделями, а разрешение стало в 100 раз выше.
С годами учёные во всём мире пытались воспроизвести динамику галактик максимально детализировано, моделируя эволюцию «звезда за звездой». Однако ранее физические ограничения вычислительных машин требовали значительно упрощать модели, допуская усреднение поведения огромных скоплений звезд — таких, где масса одной расчетной частицы могла достигать миллиарда солнечных масс. Ускорение облаков газа после взрывов сверхновых звёзд также было сложно реалистично смоделировать: сверхкороткие временные интервалы приводили к лавинообразному увеличению времени расчета, иногда до сотен часов даже для изучения лишь одного миллиона лет эволюции.
Передовые возможности AI+HPC: новая эра моделирования Вселенной
Команда Кейи Хирасимы из RIKEN сделала принципиально иной шаг: современные нейросети были специально обучены на гипердетализированных симуляциях космических катастроф, чтобы в дальнейшем практически мгновенно предсказывать развитие ударных волн и динамику газа на временных интервалах до 100 000 лет после сверхновой. Данный «суррогатный» модуль был внедрен в большую галактическую модель, обеспечив единство данных как на макро- , так и на микроуровне — более сложные процессы теперь могут быть вычислены в едином вычислительном поле.
Результаты превзошли ожидания: симуляция периода в миллион лет заняла лишь 2,78 часа. Таким образом, смоделировать историю галактики длиной в миллиард лет теперь реально менее чем за четыре месяца вместо десятилетий! Кроме того, корректность нового метода подтверждалась сверкой с расчетами, проведёнными на суперкомпьютерах Fugaku и Miyabi ведущих научных центров Японии.
Преимущества и репликация метода в других научных областях
Инновационный подход нашёл широкое признание и в других отраслях, где крайне важно согласовать поведение малых и крупных структур в единой среде моделирования. Технологии на стыке искусственного интеллекта и высокопроизводительных вычислений — AI+HPC — активно применяются сегодня для долгосрочных прогнозов погоды, построения моделей климата, океанографических исследований и других направлений. Там, где ещё недавно требовались годы работы кластеров, теперь задачи решаются в десятки, а то и в сотни раз быстрее.
Это открывает путь к суперподробным, высокоточным расчётам, способным существенно повысить человеческое понимание самых разных природных явлений, а также обеспечить своевременное принятие решений в административных и экологических вопросах.
Научная революция: взгляд в будущее
Глава проекта, Кейя Хирасима, подчеркнул значимость произошедшего сдвига: мы вступаем в эпоху, когда вычислительные науки учатся гармонично сочетать процессы разного масштаба и природы, открывая новые горизонты для точных предсказаний и глубокого анализа. Искусственный интеллект становится не только инструментом распознавания паттернов, но и надежным помощником для научных открытий, от поиска молекулярных основ жизни до реконструкции сложнейших этапов формирования Млечного Пути.
Технологии, внедрённые RIKEN iTHEMS и Кейей Хирасимой, свидетельствуют: с помощью искусственного интеллекта и современных вычислительных ресурсов человечество впервые получило шанс создать цифровой «близнец» нашей галактики, проследить судьбы миллиардов звезд и приблизиться к разгадкам происхождения элементов жизни в космосе.
Позитивная перспектива: новые фронтиры AI+HPC и астрофизики
Комплексная модель Млечного Пути от RIKEN iTHEMS вдохновляет не только энтузиастов космоса, но и специалистов в различных сферах: сейчас становится возможным с невиданной ранее точностью и скоростью исследовать явления, казавшиеся недостижимыми. Применение связки искусственного интеллекта и суперкомпьютерных технологий сулит открытие новых законов природы, улучшение качества жизни и долгосрочную устойчивость технологического роста человечества.
Работы команды Кейи Хирасимы вызывают огромный интерес и открывают путь для новых амбициозных проектов — ведь впереди у современной науки ещё так много неизведанных тайн как в нашей Галактике, так и за её пределами.
Источник: www.gazeta.ru
