Tech

3 คำถามวิทยาศาสตร์อวกาศที่คอมพิวเตอร์ช่วยตอบ

ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์อวกาศเก็บรวบรวมข้อมูลมากขึ้นเรื่อยๆ หอสังเกตการณ์ทั่วโลกกำลังค้นหาวิธีใหม่ๆ ในการใช้ซูเปอร์คอมพิวเตอร์ คลาวด์คอมพิวติ้ง และการเรียนรู้เชิงลึกเพื่อให้เข้าใจทุกสิ่ง ต่อไปนี้คือตัวอย่างบางส่วนของวิธีที่เทคโนโลยีเหล่านี้กำลังเปลี่ยนแปลงวิธีที่นักดาราศาสตร์ศึกษาอวกาศ

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อหลุมดำชนกัน?

ในฐานะนักศึกษาปริญญาเอกในสหรัฐอเมริกา นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ Eliu Huerta

เริ่มคิดว่าเทคโนโลยีจะช่วยให้เกิดความก้าวหน้าในด้านของเขามากขึ้นได้อย่างไร จากนั้นนักวิจัยได้ตรวจพบคลื่นโน้มถ่วงเป็นครั้งแรกในปี 2015 ด้วย LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory)

นักวิทยาศาสตร์ได้จัดทำแผนภูมิข้อสังเกตเหล่านี้และ พยายามเรียนรู้ทุกสิ่งที่ทำได้เกี่ยวกับกองกำลังที่เข้าใจยากเหล่านี้ พวกเขาตรวจพบสัญญาณคลื่นโน้มถ่วงอีกหลายสิบสัญญาณ และความก้าวหน้าในการคำนวณช่วยให้พวกเขาตามทัน

ในฐานะ postdoc Huerta ค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงโดยพยายามจับคู่ข้อมูลที่เครื่องตรวจจับรวบรวมกับแคตตาล็อกของรูปคลื่นที่อาจเกิดขึ้นอย่างน่าเบื่อ เขาต้องการหาวิธีที่ดีกว่านี้

เมื่อต้นปีนี้ Huerta

ซึ่งปัจจุบันเป็นนักวิทยาศาสตร์ด้านการคำนวณที่ Argonne National Laboratory ใกล้ชิคาโก ได้สร้างชุด AI ที่สามารถประมวลผลข้อมูล LIGO มูลค่าหนึ่งเดือนได้ในเวลาเพียงเจ็ดนาที

อัลกอริธึมของเขาซึ่งทำงานบนโปรเซสเซอร์พิเศษที่เรียกว่า GPU นั้นผสมผสานความก้าวหน้าในปัญญาประดิษฐ์และการคำนวณแบบกระจาย การใช้คอมพิวเตอร์หรือเครือข่ายแยกกันซึ่งทำหน้าที่เป็นระบบเดียว Huerta สามารถระบุสถานที่ที่มีแรงโน้มถ่วงหนาแน่น เช่น หลุมดำ ซึ่งสร้างคลื่นเมื่อรวมเข้าด้วยกัน

คอลเล็กชันโมเดล AI ของ Huerta เป็นโอเพ่นซอร์ส ซึ่งหมายความว่าทุกคนสามารถใช้ได้ “ไม่ใช่ทุกคนที่จะเข้าถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ได้” เขากล่าว “นี่จะเป็นการลดอุปสรรคสำหรับนักวิจัยในการปรับใช้และใช้งาน AI”

ท้องฟ้ายามค่ำคืนเปลี่ยนไปอย่างไร

เท่าที่ดาราศาสตร์ได้ขยายตัว เขตข้อมูลได้ช้าในการรวมคลาวด์คอมพิวติ้ง หอดูดาว Vera C. Rubin

ซึ่งขณะนี้อยู่ระหว่างการก่อสร้างในชิลี จะกลายเป็นสถาบันทางดาราศาสตร์แห่งแรกในขนาดเท่าที่มีการนำระบบคลาวด์มาใช้ -based data facility.

เมื่อ หอดูดาวเริ่มต้นขึ้นในปี พ.ศ. 2567 ข้อมูลที่กล้องโทรทรรศน์จับภาพไว้จะเป็นส่วนหนึ่งของ การสำรวจอวกาศและเวลาเดิม

( โครงการ LSST) ซึ่งจะสร้างแคตตาล็อกที่ใหญ่กว่าการสำรวจท้องฟ้ายามค่ำคืนครั้งก่อนๆ หลายพันเท่า การสำรวจที่ผ่านมามักถูกดาวน์โหลดและจัดเก็บไว้ในเครื่อง ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์เข้าถึงงานของกันและกันได้ยาก

“ เรากำลังสร้างแผนที่ท้องฟ้าเต็มดวง”

Hsin-Fang Chiang กล่าว สมาชิกทีมจัดการข้อมูลของ Rubin และในกระบวนการนี้ พวกเขากำลังสร้าง “ชุดข้อมูลขนาดใหญ่ที่จะเป็นประโยชน์สำหรับวิทยาศาสตร์ทางดาราศาสตร์ประเภทต่างๆ”

แม้ว่าปริญญาดุษฎีบัณฑิตของเชียงจะอยู่ในสาขาดาราศาสตร์ แต่การวิจัยเบื้องต้นของเธอไม่ได้เกี่ยวข้องกับการสำรวจนี้ หลายปีต่อมา เธอได้มีโอกาสมีส่วนร่วมด้วยขนาดที่แท้จริงของโครงการ เธอภูมิใจที่งานของเธอสามารถปรับปรุงวิธีที่นักวิทยาศาสตร์ร่วมมือกันได้

โครงการ 10 ปี จะส่งชุดข้อมูลและภาพขนาด 500 เพตะไบต์ไปยังคลาวด์ เพื่อช่วยให้นักดาราศาสตร์ตอบคำถามเกี่ยวกับโครงสร้างและวิวัฒนาการของจักรวาล

10 โครงการปีจะส่งมอบชุดข้อมูลและรูปภาพขนาด 500 เพตะไบต์ไปยังคลาวด์

“สำหรับแต่ละตำแหน่งบนท้องฟ้า เราจะมีภาพมากกว่า 800 ภาพที่นั่น” เชียงกล่าว “คุณสามารถเห็นสิ่งที่เกิดขึ้นในอดีต โดยเฉพาะซุปเปอร์โนวาหรือสิ่งที่เปลี่ยนแปลงไปมาก น่าสนใจมาก”

หอดูดาวรูบินจะประมวลผลและจัดเก็บข้อมูล 20 เทราไบต์ทุกคืนเนื่องจากทำแผนที่ทางช้างเผือกและสถานที่อื่นๆ นักดาราศาสตร์ที่เข้าร่วมโครงการจะสามารถเข้าถึงและวิเคราะห์ข้อมูลนั้นได้จากทุกที่ ผ่านเว็บเบราว์เซอร์ . ในที่สุด ภาพที่กล้องโทรทรรศน์ถ่ายทุกคืนจะถูกแปลงเป็นฐานข้อมูลออนไลน์ของดวงดาว ดาราจักร และวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ

เอกภพยุคแรกมีลักษณะอย่างไร

ความก้าวหน้าในการคำนวณสามารถช่วยนักดาราศาสตร์หันหลังกลับ นาฬิกาจักรวาล เมื่อต้นปีนี้ นักดาราศาสตร์ชาวญี่ปุ่นใช้ ATERUI II

ซึ่งเป็นซูเปอร์คอมพิวเตอร์ที่เชี่ยวชาญด้านการจำลองทางดาราศาสตร์ เพื่อสร้างสิ่งที่จักรวาลอาจมีขึ้นใหม่ตั้งแต่เกิดบิกแบง

ATERUI II กำลังช่วยนักวิจัยตรวจสอบ อัตราเงินเฟ้อของจักรวาล —ทฤษฎีที่ว่าเอกภพยุคแรกขยายแบบทวีคูณจากช่วงเวลาหนึ่งไปยังอีกช่วงเวลาหนึ่ง นักดาราศาสตร์ยอมรับว่าการขยายตัวนี้จะทำให้ความหนาแน่นของสสารเปลี่ยนแปลงไปอย่างมาก ซึ่งจะส่งผลต่อทั้งการกระจายของดาราจักรและวิธีที่พวกมันพัฒนาขึ้น

โครงการต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก (ประมาณ 10 เทราไบต์ เทียบเท่ากับ 22,000 ตอนของ Game of Thrones )

เมื่อเปรียบเทียบการจำลอง 4,000 แบบจำลองของเอกภพยุคแรก—ทั้งหมดมีความผันผวนของความหนาแน่นต่างกัน—กับของจริง นักวิทยาศาสตร์สามารถย้อนเวลาและถามว่าทำไมสถานที่บางแห่งในจักรวาลจึงเต็มไปด้วยกิจกรรมของจักรวาล ในขณะที่บางแห่งก็แห้งแล้ง

มาซาโตะ ชิราซากิ อัน ผู้ช่วยศาสตราจารย์ที่ National Astronomical Observatory of Japan กล่าวว่าคำถามนั้นแทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตอบหากไม่มีการจำลองเหล่านี้ โครงการต้องการพื้นที่จัดเก็บข้อมูลจำนวนมาก (ประมาณ 10 เทราไบต์ เทียบเท่ากับ 22,000 ตอน Game of Thrones

).

ทีมงานของชิราซากิได้พัฒนาแบบจำลองว่าจักรวาลมีวิวัฒนาการอย่างไร และประยุกต์ใช้กับการจำลองแต่ละแบบเพื่อดูว่าผลลัพธ์ใดที่ใกล้เคียงที่สุดกับรูปลักษณ์ในปัจจุบัน วิธีนี้ทำให้ง่ายต่อการสำรวจฟิสิกส์ของอัตราเงินเฟ้อในจักรวาล

ในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า วิธีการของชิราซากิอาจช่วยลดระยะเวลาการสังเกตที่จำเป็นสำหรับความพยายามในอนาคต เช่น SPHEREx, ภารกิจสองปีที่กำหนดไว้สำหรับปี 2024 ที่เกี่ยวข้องกับยานอวกาศที่จะโคจรรอบโลกและจ้องมองเกือบ 300 ล้านกาแลคซีทั่วท้องฟ้า ด้วยการก้าวกระโดดในการคำนวณเหล่านี้ ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับจักรวาลก็ขยายออกไปทีละนิด

ไลฟ์สไตล์ เทค

  • โลก
  • อาหาร
  • เกม

  • การท่องเที่ยว
  • Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    Back to top button