ПСОЛЕЗАВТРА

Глубокое обучение ускорит изучение сверхновых звезд

Сверхновые, или взрывающиеся звезды, играют решающую роль в формировании и эволюции галактик. Однако из-за того, что мы узнаем о вспышке сверхновой постфактум, т.е. когда взрыв уже произошел и до нас дошел свет от взрыва, моделирование этого явления становится весьма нетривиальной задачей. Возможным решением проблемы может стать новая модель японских ученых из Токийского университета, в которой используются технологии глубокого обучения (deep learning). По словам разработчиков, их подход позволит значительно упростить компьютерное моделирование как сверхновых звезд, так и формирования и эволюции галактик в целом.

 «Проблема заключается во времени, необходимом для расчета взрыва сверхновой. На текущий момент многие модели галактик больших временных интервалов упрощают условия, предполагая, что сверхновые взрываются в идеально сферической форме, поскольку это относительно легко просчитать. Однако в реальности они довольно ассиметричны. Некоторые участки оболочки материала, образующей границу взрыва, более сложны, чем другие», — объясняет разработчик модели, аспирант Токийского университета Кейа Хирашима.

 Ученые решили применить в созданной ими модели метод разложения Гамильтона и глубокое обучение, заставив компьютер определить наиболее важные участки взрыва сверхновой. Это позволило значительно повысить точность симуляции и сократить расчетное время. По заявлению создателей, новая модель 3D-MIM позволяет сократить количество вычислительных операций, необходимых для расчета эволюции сверхновой в течение 100 тыс. лет, на 99%. Разумеется, для достижения такой оптимизации команде разработчиков пришлось прогнать сотни симуляций, потратив на это миллионы часов расчетов. Впрочем, обработка данных проводилась на суперкомпьютерах с высокой степенью параллелизации, поэтому общее время вычислений оказалось на порядки меньшим. В конечном итоге усилия разработчиков окупили себя, и новая модель может найти применение не только для симуляции сверхновых, но и для просчетов эволюции галактик и рождения новых звезд.

 Сверхновые возникают в результате гравитационного коллапса массивных звезд, истративших все свое топливо. Размеры таких небесных тел настолько велики, что они оказывают значительное гравитационное влияние на огромные пространства внутри своих галактик. В качестве примера можно сказать, что случись вспышка сверхновой несколько сотен лет назад на достаточно близком (несколько сотен световых лет) расстоянии от нас, вы бы не читали эту статью сегодня. По этой причине изучение сверхновых критически важно для правильного понимания природы самих галактик.