دانشمندان با ابرکامپیوتر فرانتیر بزرگ‌ترین شبیه‌سازی کیهان را ساختند

دانشمندان با کمک ابرکامپیوتر فرانتیر بزرگ‌ترین شبیه‌سازی اخترفیزیکی کیهان را توسعه دادند. این شبیه‌سازی هم شامل ماده اتمی می‌شود هم ماده تاریک؛ به عبارت دقیق‌تر، حجم جهان درحال انبساط شبیه‌سازی‌شده بیش از 31 میلیارد مگاپارسک مکعب است. این پروژه که ExaSky نام دارد، به اخترفیزیک‌دانان و کیهان‌شناسان کمک می‌کند تکامل و فیزیک کیهان و ماهیت مرموز ماده تاریک را درک کنند.

براساس گزارش Space، محققان آزمایشگاه ملی آرگون وزارت انرژی آمریکا از «کد کیهان‌شناسی شتاب‌دهنده سخت‌افزاری» (HACC) خود در فرانتیر استفاده کردند تا این شبیه‌سازی را بسازند. این کد اولین‌ بار حدود 15 سال پیش توسعه یافت؛ HACC در واقع تکامل جهان را مدل‌سازی می‌کند و کد آن به گونه‌ای نوشته شده که می‌توان آن را با ابرکامپیوترها تطبیق داد.

شبیه‌سازی کیهان با ابرکامپیوتر فرانتیر

به‌طورکلی 2 جزء در کیهان وجود دارد: ماده تاریک که تاآنجاکه محققان می‌دانند، فقط به‌صورت گرانشی برهم‌کنش دارد و ماده معمولی یا ماده اتمی که ما از آن تشکیل شدیم. اگر می‌خواهیم بدانیم کیهان دقیقاً چگونه است، باید این 2 جزء را شبیه‌سازی کنیم: گرانش ماده تاریک و تمام ماده‌های فیزیکی ازجمله گازها، ستارگان، سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها.

محققان کد HACC را حدود 15 سال پیش توسعه دادند و در پروژه ExaSky، هفت سال گذشته را صرف افزودن قابلیت‌های جدید به کد و بهینه‌سازی مجدد آن برای اجرا روی ابرکامپیوتر مقیاس اگزا (مانند فرانتیر) مجهز به GPU کردند. اکنون HACC که روی ابرکامپیوتر فرانتیر کلاس اگزا کار می‌کند، تقریباً 300 برابر سریع‌تر از نسخه اولیه این کد است.

محققان با استفاده از تقریباً 9 هزار گره محاسباتی فرانتیر با پردازشگرهای گرافیکی AMD Instinct MI250X توانستند این شبیه‌سازی عظیم را اجرا کنند. این شبیه‌سازی که در دسترس جامعه علمی قرار خواهد گرفت، به محققان امکان می‌دهد تحقیقات خود درباره کیهان را دقیق‌تر پیش ببرند. درکل، شبیه‌سازها یکی از بهترین ابزارها برای فهم چگونگی تکامل کیهان هستند. محققان می‌توانند سرعت زمان را در آن بیشتر کنند، آن را به عقب برگردانند و بزرگ‌نمایی یا کوچک‌نمایی کنند.