دانشمندان با استفاده از ابرکامپیوتر پیشرفته فرانتیر موفق به توسعه بزرگترین شبیهسازی اخترفیزیکی کیهان شدند. این شبیهسازی، که بهطور همزمان ماده اتمی و ماده تاریک را در بر میگیرد، جهان در حال انبساط را با حجمی بالغ بر ۳۱ میلیارد مگاپارسک مکعب بازآفرینی کرده است. پروژه مذکور که با نام ExaSky شناخته میشود، ابزاری کلیدی برای اخترفیزیکدانان و کیهانشناسان بهشمار میرود و آنها را در درک تکامل و فیزیک کیهان و همچنین ماهیت پیچیده و ناشناخته ماده تاریک یاری میدهد.بر اساس گزارشی از Space، محققان آزمایشگاه ملی آرگون وابسته به وزارت انرژی ایالات متحده، از «کد کیهانشناسی شتابدهنده سختافزاری» (HACC) برای انجام این شبیهسازی بهره بردهاند. این کد، که برای نخستین بار حدود ۱۵ سال پیش توسعه یافت، تکامل جهان را مدلسازی میکند و بهطور ویژه بهگونهای طراحی شده که با ساختار پیچیده ابرکامپیوترها سازگار باشد.
این شبیهسازی نمایانگر توانایی بشر در استفاده از فناوریهای پیشرفته برای درک بهتر اسرار جهان است. ترکیب دادههای مربوط به ماده اتمی و تاریک در چنین ابعادی نشاندهنده پیشرفت چشمگیر در حوزه اخترفیزیک و کیهانشناسی است. پروژه ExaSky نهتنها ابزار قدرتمندی برای تحلیل تکامل کیهان فراهم میکند، بلکه میتواند به کشف سرنخهای جدید درباره ماده تاریک، این عنصر مرموز و نامرئی که نقش اساسی در ساختار کیهان ایفا میکند، منجر شود.
گامی جدید در درک ساختار کیهان
کیهان بهطور کلی از دو جزء اصلی تشکیل شده است: ماده تاریک که تا جایی که محققان میدانند تنها از طریق گرانش با سایر اجسام برهمکنش دارد، و ماده معمولی یا اتمی که ما و سایر اجسام قابل مشاهده از آن ساخته شدهایم. برای درک دقیقتر نحوه عملکرد کیهان، لازم است هر دو جزء را شبیهسازی کنیم: تأثیر گرانشی ماده تاریک و تعاملات میان مادههای فیزیکی مانند گازها، ستارگان، سیاهچالهها و کهکشانها. محققان برای اولین بار کد HACC را حدود ۱۵ سال پیش توسعه دادند و در پروژه ExaSky در طول هفت سال گذشته، این کد را با افزودن قابلیتهای جدید بهینهسازی کردند تا بتوانند آن را بر روی ابرکامپیوترهای مقیاس اگزا، مانند فرانتیر که از GPUهای پیشرفته استفاده میکند، اجرا کنند. اکنون این کد تقریباً ۳۰۰ برابر سریعتر از نسخه اولیه خود شده است.
با استفاده از حدود ۹ هزار گره محاسباتی در ابرکامپیوتر فرانتیر و پردازشگرهای گرافیکی AMD Instinct MI250X، محققان توانستند این شبیهسازی پیچیده را به اجرا درآورند. این شبیهسازی که بهزودی در دسترس جامعه علمی قرار میگیرد، به محققان کمک میکند تا تحقیقات خود را درباره ساختار و تکامل کیهان با دقت بیشتری ادامه دهند. شبیهسازیها بهطور کلی یکی از بهترین ابزارها برای فهم فرآیندهای پیچیدهای مانند تکامل کیهان هستند؛ زیرا محققان میتوانند در آن زمان را شتاب دهند، به عقب بازگردانند یا مقیاسهای مختلف را بررسی کنند.
این شبیهسازی کیهان به کمک ابرکامپیوتر فرانتیر گامی بزرگ در راستای درک اسرار کیهان است. سرعت و دقت بهینهشده این کد، توانمندیهای بشر در زمینه شبیهسازیهای علمی را بهطور چشمگیری افزایش میدهد. با در دست داشتن چنین ابزاری پیشرفته، محققان قادر خواهند بود تا نهتنها درک بهتری از ماده تاریک و تأثیرات آن در کیهان داشته باشند، بلکه مدلهایی دقیقتر از تکامل و ساختار کیهان را ایجاد کنند که میتواند به کشفهای علمی بزرگی منجر شود.