Superračunalnik Frontier ustvarja največjo simulacijo vesolja v zgodovini
Raziskovalci so s pomočjo drugega najhitrejšega superračunalnika na svetu izvedli največjo simulacijo vesolja doslej, s čimer so postavili nove mejnike na področju kozmoloških raziskav. Superračunalnik Frontier, ki je bil do nedavnega najhitrejši na svetu, je z zmogljivostjo 1,1 eksaFLOPS ustvaril izjemno zapletene simulacije, ki so namenjene preučevanju “kozmološke hidrodinamike” – ključne veje astrofizike.
Frontier, ki domuje v nacionalnem laboratoriju Oak Ridge v ZDA, je prvi superračunalnik na eksaravni, kar pomeni, da lahko opravi do 1,1 kvintilijona operacij s plavajočo vejico na sekundo, navaja Space.com. Sestavljen je iz osupljivih 9.472 centralnih procesnih enot (CPE) in 37.888 grafičnih procesnih enot (GPU), ki zagotavljajo neverjetno računsko moč. Ta tehnološki gigant je bil nedavno prehiten le z novim superračunalnikom El Capitan, ki dosega hitrost 1,742 eksaFLOPS.
Superračunalnik Frontier je ključni del projekta ExaSky, katerega cilj je razviti napredne računalniške metode za raziskovanje vesolja. Projekt, vreden 1,8 milijarde dolarjev, omogoča znanstvenikom simulacije, ki vključujejo kompleksne fizikalne pojave, kot so nastanek zvezd, črne luknje in interakcije temne snovi ter temne energije.
Simulacije z neprecenljivo vrednostjo
Ekipa ameriškega ministrstva za energijo, ki jo vodi Salman Habib iz Argonne National Laboratory, je za simulacijo uporabila programsko opremo Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code (HACC). HACC je bil zasnovan tako, da omogoča prilagoditev za uporabo na najnaprednejših superračunalnikih. V preteklosti je bil uporabljen na manj zmogljivih petaravenskih superračunalnikih, kot je Summit, ki je bil med letoma 2018 in 2020 najhitrejši na svetu.
Prejšnje simulacije, izvedene na Summit-u, so raziskovale različne kozmološke modele in so bile poimenovane po planetih iz znanstvenofantastičnega vesolja Star Trek – Qo’nos, Vulkan in Ferenginar. Ti modeli so obravnavali različne scenarije, kot so učinki temne energije in nevtrinov na združevanje galaksij. Čeprav so bile te simulacije že same po sebi izjemne, so bile omejene na “samo gravitacijske” izračune in niso vključevale drugih ključnih fizikalnih vplivov.
Frontier je zdaj omogočil izvedbo simulacij, ki vključujejo še druge pomembne dejavnike, kot so interakcije med plinom, nastanek zvezd in vplivi črnih lukenj. Habib je te simulacije opisal kot “astrofizično kuhinjsko korito”, vključujejo namreč vse elemente, ki so ključni za razumevanje razvoja vesolja.
Napredne možnosti za raziskovalce
Nova generacija simulacij bo astronomski skupnosti omogočila podrobnejše raziskave, povezane z naravo temne snovi, močjo temne energije in celo alternativnimi modeli gravitacije, kot je modificirana Newtonova dinamika (MOND). Simulacije bodo primerjali z resničnimi astronomski podatki, kar bo pomagalo pri preverjanju različnih kozmoloških teorij.
Bronson Messer, direktor znanosti pri Oak Ridge Leadership Computing Facility, je Frontierjeve simulacije označil za pravo “tour de force”, ki zaradi svoje podrobnosti omogočajo realistične vpoglede v dinamiko vesolja. Po njegovih besedah simulacije zagotavljajo pomembne podatke, ki so primerljivi z opazovanji največjih teleskopov, kot je observatorij Vera C. Rubin v Čilu.
Napredek na področju simulacij odpira tudi zanimiva filozofska vprašanja. Če se računalniška moč še naprej povečuje, se bodo naše simulacije vesolja vzporedno izboljševale. To postavlja vprašanje: kje se konča meja našega razumevanja vesolja?
Nekateri znanstveniki celo predlagajo, da bi lahko živeli v simulaciji, morda kot delu eksperimenta napredne civilizacije. Če ustvarjamo simulacije znotraj simulacije, bi to lahko pomenilo, da je naša resničnost le ena izmed mnogih – podobno kot filozofska teorija o “živalih vse do konca”.
Portal24; Foto: Pixabay/Ebenezer42/fotografija je simbolna
