شبكة عصبية تطرز الكون: مجرات في ثوانٍ ✛
المادة المظلمة هي خيوط غير مرئية تخترق الكون. عليها تتعلق المجرات مثل الخرز. لفهم قوانين الكون، يقارن العلماء خرائط المجرات الحقيقية بآلاف النماذج. في السابق، كان لا بد من إنشاء كل نموذج باستخدام محاكاة عددية مفصلة — عوالم افتراضية تحتوي على غاز ونجوم وثقوب سوداء. كانت هذه الحسابات تستغرق أشهرًا على الحواسيب العملاقة.
النهج الجديد يعمل مثل التطريز الفوري. يأخذون رسمًا ثلاثي الأبعاد خامًا — خريطة كثافة المادة المظلمة منخفضة الدقة (ضبابية، مثل رسم على ورق مشمع). شبكة عصبية، مدربة على أمثلة دقيقة، تحول هذا المخطط في ثوانٍ إلى لوحة مفصلة: ترتب مئات المجرات، وتحدد كتلتها النجمية وسرعة ولادة نجوم جديدة. وللقيام بذلك، تستخدم بنية المحولات مع عناصر من الشبكات العصبية التلافيفية — كل مجرة مستقبلية "تنظر" إلى المجرات الأخرى لتحقيق الانسجام الكلي. في جوهرها، هذا نموذج انتشار — يتعلم إزالة الضوضاء من مجموعة عشوائية من النقاط حتى يظهر نمط منظم من الفوضى.
تم التدريب على بيانات مشروع IllustrisTNG: عالجت الآلة 90 ألف رقعة تدريبية لتتعلم إعادة بناء البنية واسعة النطاق — شبكة من الخيوط والتكتلات. بعد ذلك، يمتلئ مكعب طول ضلعه 151 ميغابارسك (نصف مليار سنة ضوئية تقريبًا) في 10 ثوانٍ على بطاقة رسوم ألعاب عادية. هذا المولد يربط مباشرة الكتلة غير المرئية بالأشياء المرصودة، متجاوزًا سلسلة طويلة من الحسابات الوسيطة. وهذا يسرع التحليل للمسوح السماوية المستقبلية DESI وEuclid ويساعد في استخراج إشارة المعلمات الكونية بدقة أكبر — مثل الانزياح الأحمر الذي يشير إلى تمدد الكون. لم يعد القماش المظلم لغزًا: غرز الشبكة العصبية السريعة تظهر عليه خريطة الكون.
رقعة بحجم 18,9 ميغا فرسخ فلكي تعادل تقريبًا 500 مليار سنة ضوئية مكعبة، لكن الشبكة «تراها» بأكملها وتضع فيها ما يصل إلى 200 مجرة، دون أن «تفكر» مرة واحدة في المكعبات المجاورة.