Informatyka kwantowa

Największa symulacja wirtualnego Wszechświata

Dzięki superkomputerom możliwe jest dziś przeprowadzenie badań, które jeszcze dwie dekady temu wydawały się niemożliwe do zakończenia za życia prowadzących ich naukowców. Wraz z rozwojem informatyki kwantowej będziemy w stanie osiągać jeszcze więcej w bez porównania krótszym czasie. Projekty przeprowadzone w latach 2014-2017 udowodniły, że już na tamtym poziomie rozwoju ludzkość była w stanie tworzyć symulacje całego Wszechświata, prowadząc szereg zróżnicowanych badań naukowych nad jego specyfiką i strukturą.

Największa wirtualna symulacja Wszechświata została uruchomiona w połowie 2017 r. na Uniwersytecie w Zurychu, w Szwajcarii. Douglas Potter, Joachim Stadel i Romain Teyssier – naukowcy pracujący w tamtejszym Instytucie Fizyki Teoretycznej, stworzyli gigantyczny katalog około 25 miliardów wirtualnych galaktyk, wygenerowany z 2 bilionów cyfrowych cząstek. Symulacja służy do prowadzenia badań w obszarze specyfiki ciemnej materii i ciemnej energii Wszechświata.

Przyjmuje się, że ok. 95% Wszechświata jest ciemna – kosmos składa się w 23% z ciemnej materii i w 72% z ciemnej energii. Ich natura pozostaje jedną z głównych nierozwiązanych zagadek we współczesnej nauce.

Prace nad symulacją trwały trzy lata – przez ten czas szwajcarscy astrofizycy opracowali innowacyjny kod o nazwie PKDGRAV3 zdolny opisać z niespotykaną dokładnością dynamikę ciemnej materii i powstawania wielkoskalowych struktur we Wszechświecie. Został on zaprojektowany w taki sposób, aby optymalnie wykorzystywać dostępną pamięć i moc przetwarzania nowoczesnych architektur wykorzystywanych w tzw. superkomputerach, takich jak „Piz Daint” stojący w szwajcarskim Narodowym Centrum Komputerowym (CSCS). Kod został wykonany w czasie zaledwie 80 godzin i wygenerował wirtualny wszechświat składający się z dwóch bilionów (2 x 1012) makrocząsteczek tworzących ciemną materię, z której powstało następnie 25 miliardów wirtualnych galaktyk.

Część wirtualnego wszechświata o średnicy miliarda lat świetlnych, pokazująca, w jaki sposób ciemna materia jest rozmieszczona w przestrzeni. Pustka kosmiczna w postaci białych obszarów, to regiony o najniższej gęstości we Wszechświecie. (Zdjęcie: Joachim Stadel, UZH)

Dzięki wysokiej precyzji obliczeń, ciemna materia ewoluowała pod wpływem własnej grawitacji, co umożliwiło przeprowadzenie symulacji formowania się małej koncentracji materii, zwanej aureolą ciemnej materii. Według aktualnie prowadzonych badań, w tego typu materii powstają galaktyki jak Droga Mleczna.

Szwajcarska symulacja Wszechświata jest jak dotąd największą, ale nie jedyną jaka powstała na świecie. W 2014 r. naukowcy z bostońskiego MIT w USA, pod przewodnictwem Marka Vogelsbergera, stworzyli symulację historii wszechświata od 12 milionów lat po Wielkim Wybuchu do dziś. Miała na celu pomóc zweryfikować, jak dobrze działają naukowe teorie o wszechświecie, porównując wygląd wirtualnego kosmosu z obserwacjami dokonanymi za pomocą teleskopów i innych instrumentów.

Tak jak szwajcarski Wszechświat został wygenerowany w przeciągu 80 godzin, tak trzy lata wcześniej bostoński superkomputer potrzebował na to sześć miesięcy. Przetworzenie tych samych danych zajęłoby przeciętnemu komputerowi stacjonarnemu 2000 lat.

Źródło: www.media.uzh.ch & www.nature.com

Pawel Levy
Ekspert w dziedzinie nowych technologii. Zastanawia się, czy teoria symulacji to tylko ciekawy eksperyment myślowy, nowy i chwilowy trend internetowy, czy odpowiedź na pytanie po co żyjemy...?

    You may also like

    Comments are closed.