A los cosmólogos les encantan las simulaciones espaciales.Incluso los modelos que cubren cientos de millones de años luz pueden ser útiles para comprender la cosmología y los aspectos fundamentales del universo primitivo.Solo hay un problema. Es muy intensivo computacionalmente.500 millones de años luz en todo el universo podrían tardar más de tres semanas en simularse. Ahora dirigido por científicoslee endesdeinstituto de planchaHemos desarrollado una forma de hacer funcionar este modelo gigante cósmico 1000 veces más rápido.Ese lapso de 500 millones de años luz se puede simular en 36 minutos.
El algoritmo anterior tomó tanto tiempo, en parte debido a las compensaciones.Los modelos existentes pueden simular porciones del universo muy detalladas y muy pequeñas, o pueden simular porciones del universo más grandes y vagamente detalladas.Pueden proporcionar alta resolución o grandes áreas de estudio, pero no ambas.
Para superar esta dicotomía, el Dr. Li recurrió a la tecnología de IA.redes adversarias generativas(GAN).Este algoritmo intercala los dos algoritmos que compiten entre sí, luego los itera con pequeños cambios y determina si estos cambios incrementales mejoraron el algoritmo.Eventualmente, con suficientes iteraciones, ambos algoritmos se vuelven mucho más precisos por sí solos.
En esta GAN se introdujeron dos algoritmos con propósitos muy diferentes.Uno intentó producir una imagen de alta resolución que coincidiera con la realidad observada tomando una imagen de baja resolución de una porción del universo.Otros algoritmos intentaron determinar si una parte determinada del universo fue generada por el primer algoritmo o utilizando métodos computacionalmente intensivos más tradicionales.
Llevó más de dos años desarrollar el algoritmo, y el Dr. Li también dijo: “De repente… Me sorprendió cuando empezó a funcionar.Obtuvimos un hermoso resultado que salió mejor de lo esperado”.Ni siquiera las personas que los crearon comprenden bien el funcionamiento interno de muchos algoritmos de IA.
Cualquiera que sea la razón del éxito final del algoritmo, ahora proporciona modelos consistentemente realistas en mucho menos tiempo que los métodos tradicionales.El Dr. Li y sus colegas ni siquiera pudieron diferenciar entre simulaciones realizadas con métodos tradicionales y simulaciones realizadas con sus propios algoritmos en ensayos ciegos.
Como con toda la ciencia, todavía hay mucho más trabajo por hacer.Las simulaciones actuales solo tienen en cuenta la gravedad y la materia oscura.Si bien este puede ser el componente más grande de las estructuras a gran escala que son el foco de estos algoritmos, otros factores, como las fuerzas electromagnéticas y la materia normal, también tienen un impacto significativo en el universo.El Dr. Li y su equipo planean dedicar más tiempo de desarrollo al modelado de eventos “pequeños”, como las supernovas y la formación de estrellas.
Pero por ahora, sus algoritmos podrían comenzar a proporcionar modelos grandes y de alta resolución del universo en muy poco tiempo.Y los cosmólogos de todo el mundo lo apreciarán.
Aprende más:
Fundación Simmons –Las nuevas aplicaciones de la inteligencia artificial han eliminado uno de los mayores obstáculos de la astrofísica.
Fundación Simmons –La primera simulación del espacio con IA es rápida y precisa, pero no sabemos por qué
UT-Las simulaciones del universo son cada vez mejores para coincidir con la realidad.
Imagen principal:
Ejemplos de imágenes de baja resolución (LR), alta resolución (HR) y súper resolución (SR) de una parte ampliada del universo.
Crédito: Y. Li et al.