Космологи тепер можуть досліджувати дані швидше, ніж будь-коли раніше, за допомогою нового емулятора.
У міру того, як астрономи продовжують розкривати таємниці Всесвіту, їхня робота генерує дедалі більші та складніші набори даних. Нещодавня інновація дозволяє дослідникам обробляти ці величезні колекції інформації, використовуючи лише стандартний ноутбук та кілька годин обчислювального часу.
Доктор Марко Бонічі, постдокторант Центру астрофізики Ватерлоо при Університеті Ватерлоо, очолив міжнародну співпрацю з розробки Effort.jl, скорочення від EFfective Field theORy surrogate. Цей новий інструмент поєднує передові числові методи з передовими методами попередньої обробки даних, забезпечуючи високу обчислювальну швидкість, зберігаючи при цьому точність, необхідну в космології. Розроблений спеціально як емулятор для Теорії ефективного поля великомасштабних структур (EFTofLSS), Effort.jl дозволяє вченим аналізувати складні космічні дані ефективніше, ніж будь-коли раніше.
Ідея Effort.jl виникла з власного досвіду Бонічі, який протягом своєї кар’єри використовував численні обчислювальні моделі. Щоразу, коли він коригував один параметр, процес вимагав повторного запуску симуляцій, які могли тривати кілька днів. Ця трудомістка та дорога процедура надихнула його на розробку швидшого та ефективнішого способу проведення космологічного аналізу.
«Використовуючи Effort.jl, ми можемо обробляти складні набори даних на таких моделях, як EFTofLSS, що раніше вимагало багато часу та обчислювальної потужності», – сказав Бонічі. «Завдяки таким проектам, як DESI та Euclid, які розширюють наші знання про Всесвіт і створюють ще більші астрономічні набори даних для дослідження, Effort.jl дозволяє дослідникам аналізувати дані швидше, недорого та багаторазово, вносячи невеликі зміни на основі нюансів у даних».
Як емулятори трансформують космічні дослідження
Емулятори — це навчені скорочення, які імітують поведінку повноцінних і дорогих симуляцій, але працюють набагато швидше, що дозволяє вченим тестувати кілька космічних сценаріїв, не чекаючи годинами на кожен з них. Емулятори також дозволяють використовувати передові методи, такі як градієнтна вибірка, для ефективного дослідження складних моделей.
«Ми змогли перевірити прогнози, отримані з Effort.jl, зіставивши їх з прогнозами EFTofLSS», – сказав Бонічі. «Похибка була невеликою і показала нам, що розрахунки, отримані з Effort.jl, є надійними. Effort.jl також може обробляти особливості спостережень, такі як спотворення даних, і може бути дуже легко налаштований відповідно до потреб дослідника».
Хоч би як розумний був цей інструмент, він не замінить фізичних знань космологів, які вводять та інтерпретують дані. Хоча інструмент може робити прогнози, знання дослідників та встановлені ними параметри роблять його справді потужним.
Забігаючи вперед, Effort.jl готовий аналізувати космологічні набори даних наступного покоління та підтримувати спільний аналіз за допомогою додаткових інструментів. Можливі майбутні застосування включають прогнозування погоди та клімату.