Προσομοιώνοντας το Σύμπαν

Μία ομάδα αστροφυσικών με τη συνεργασία μηχανικών λογισμικού δημιούργησε μία από τις  λεπτομερέστερες προσομοιώσεις του Σύμπαντος που έχουν επιτευχθεί μέχρι σήμερα, δημοσιοποιώντας στη συνέχεια τον κώδικα και τα αποτελέσματα στο ευρύ κοινό.

Στο πρόγραμμα Προσομοιώσεις του Σκοτεινού Ουρανού (Dark Sky Simulations) μοντελοποιείται η συμπεριφορά περισσότερων από ένα τρισεκατομμύρια σωματίδια, και τα δεδομένα από την προσπάθεια αυτή δημοσιοποιήθηκαν στο νεοσύστατο πρόγραμμα της google coLaboratory, το οποίο έχει ως στόχο να δώσει τη δυνατότητα ανάλυσης δεδομένων σε πολλά άτομα την ίδια χρονική στιγμή.

Για τη δημιουργία μίας τόσο περίπλοκης προσομοίωσης ήταν απαραίτητη η χρήση υπερυπολογιστών, κάτι που έγινε εφικτό μόλις η ομάδα εξασφάλισε έπειτα από έντονο ανταγωνισμό 80 εκατομμύρια ώρες υπολογισμού στον υπολογιστή Titan του ερευνητικού κέντρου Oak Ridge στις ΗΠΑ.
Για 33 ώρες τον περασμένο Απρίλιο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα 2/3 της συνολικής ισχύος του Titan, ενός από τους πιο ισχυρούς υπολογιστές στον κόσμο, προσπαθώντας να αναλύσουν την κίνηση των “ψηφιακών” σωματιδίων υπό την επίδραση της βαρύτητας στο πρώιμο Σύμπαν.
Ένας από τους εμπνευστές της προσπάθειας ήταν και ο Μάικλ Γουόρεν, αστροφυσικός στο εργαστήριο του Λος Άλαμος, ο οποίος έγραφε τον κώδικα για περίπου δύο δεκαετίες. Όπως ο ίδιος εξηγεί, στην εποχή που έκανε το διδακτορικό του, προσομοιώσεις με λίγα εκατομμύρια σωματίδια απαιτούσαν τεχνολογία αιχμής, όμως με τη βελτίωση των επεξεργαστών οι επιδόσεις αυξήθηκαν θεαματικά.

Όταν οι ερευνητές προετοιμάζουν μία προσομοίωση χρειάζεται να κάνουν δύο βασικές επιλογές: τον όγκο του χώρου στον οποίο εκτείνονται τα σωματίδια, και τον αριθμό των σωματιδίων που θα συμπεριληφθούν. Όσο περισσότερα τα σωματίδια σε ένα δεδομένο όγκο, τόσο μικρότερες είναι και οι δομές που μπορούν να παρατηρηθούν, με ταυτόχρονη αύξηση όμως της απαιτούμενης επεξεργαστικής ισχύος. 

Το τελικό αποτέλεσμα από την προσομοίωση του Απριλίου περιλαμβάνει  περίπου 500 Terrabyte δεδομένων, κάτι που δυσχέραινε την πρόσβαση στο ευρύ κοινό. Τις επόμενες δέκα εβδομάδες από την προσομοίωση, οι ερευνητές προχώρησαν στη λεπτομερή ανάλυση των δεδομένων, κρατώντας τελικά μόνο εκείνα τα σημεία τα οποία περιέγραφαν κάποια σημαντική πληροφορία, δημιουργώντας μία πολύ πιο εύκολα διαχειρίσιμη μορφή της προσομοίωσης την οποία και έδωσαν στη δημοσιότητα, επιτρέποντας στον καθένα, με τη χρήση ενός απλού υπολογιστή, να εντρυφήσει στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.