Решит сразу множество проблем: ученые в США написали код для симуляции Вселенной

В США ученые написали код для моделирования виртуальной Вселенной. О новейших разработках сообщила пресс-служба проекта ExaSky.

Исследователи Аргоннской национальной лаборатории при поддержке американского министерства энергетики разрабатывают программы для моделирования фундаментальных процессов во Вселенной. Они намерены учитывать наличие массивных нейтрино и других физических явлений, чтобы воссоздавать модели Вселенной и подтверждать научные теории о мироздании.

Некоторые инструменты уже готовы, но для их эффективной работы необходимы суперкомпьютеры, такие как Aurora и Frontier. Авторы делают ставку на вычисления при помощи графических процессоров, поэтому код адаптируют под возможности видеокарт Intel, NVIDIA и AMD.

Для работы с новыми суперкомпьютерами адаптируют два принципиально разных кода: Аппаратный / гибридный ускоренный код космологии (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code) в основе которого лежат уравнения Лагранжа и Nyx на основе метода адаптивных сеток. Компьютеры позволят "включать более сложную физику" благодаря вводу различных данных и нескольких источников астрофизической обратной связи, включая галактические ветры и взрывы сверхновых звезд.

По словам директора лаборатории Салмона Хабиба, физические модели должны показывать одинаковые результаты в разных масштабах, независимо от способа вычисления. Получение схожих данных поможет ученым подтвердить понимание физических процессов во Вселенной.

"Мы сможем добавить новые функции, такие как звездообразование, для воспроизведения с помощью моделирования и данные наблюдений за небом, чтобы проверить наши результаты и оживить моделирование", — подчеркнул представитель проекта ExaSky.

Он добавил, что новые инструменты имеют широкое влияние, поскольку помогают ученым в проверке гравитационной эволюции, газовой динамики и подсеточных моделей, используемых в космологическом моделировании при работе в очень высоком динамическом диапазоне. ExaSky в конечном итоге создаст несколько очень крупных космологических симуляций с использованием кода HACC, которые смогут одновременно решить много научных проблем.

"ExaSky — это важное приложение для решения предстоящих проблем Министерства энергетики", — подытожил Хабиб.

Хабиб считает, что ученые могут также использовать моделирование ExaSky для изучения других научных проблем, таких как природа темной материи и природа первичных флуктуаций космического микроволнового фона. Вкратце, крошечные температурные вариации или флуктуации — на уровне миллионных долей в этом послесвечении, оставшемся после Большого взрыва — могут дать отличное понимание происхождения, эволюции и содержания Вселенной.

В соответствии с расширением Вселенной по мере того, как время движется вперед, плотность энергии Вселенной должна увеличиваться по мере того, как мы возвращаемся во времени. Таким образом, Вселенная функционирует как своего рода ускоритель частиц, открывая доступ к все более и более высоким энергиям, чем глубже в пространство и время мы можем заглянуть. Хабиб отмечает, что ученые используют этот тип информации для изучения фундаментальных свойств материи, таких как масса нейтрино.

Ранее компьютерный художник создал модель, как изменилась Земля за 4 млрд лет. В четырехминутном ролике можно посмотреть, как развивалась планета на скорости 60 кадров в секунду. Дэвид Робертс, автор работы, признался, что его вдохновила игра-симулятор 1990 SimEarth.