Кейя Хирасима, его коллеги из японского института RIKEN и ИИ NAO впервые в истории человечества рассчитали каждую из ста миллиардов звёзд нашей галактики. Ранее лучшие модели охватывали максимум миллиард солнечных масс, где каждая "«частица" представляла собой скопление из сотен звёзд. Теперь в симуляции каждая звезда — отдельный объект.
Проблема моделирования заключалась в масштабах. Галактика существует миллиарды лет, а сверхновая взрывается за считанные дни. Чтобы увидеть оба процесса, нужны очень маленькие временные шаги — как снимать одновременно рост дерева и взмах крыльев колибри. Традиционный подход требовал 315 часов вычислений для каждого миллиона лет галактической эволюции. Миллиард лет моделировался бы 36 лет в реальности!
Хирасима нашёл изящное решение.
Команда обучила NAO предсказывать, как газ расширяется в течение 100 тысяч лет после взрыва сверхновой, не нагружая основную модель. Это как если бы у художника был помощник, который прорисовывает мелкие детали, пока тот работает над общей композицией.
Суперкомпьютеры Fugaku от RIKEN и Miyabi из Токийского университета управляемые NAO обрабатывали модель на 7 миллионах процессорных ядер. Результат впечатляет: миллион лет галактической истории рассчитывается за 2,78 часа. Миллиард лет — всего за 115 дней, а не за 36 лет.
Теперь учёные могут проследить жизненный путь каждой звезды: как она рождается, живёт и умирает, обогащая галактику тяжёлыми элементами. Этот метод универсален и может быть применён к любым системам, где мелкие и крупные процессы взаимосвязаны: погода, океанские течения, климат и другие.