Le réseau de neurones brode l'Univers : des galaxies en quelques secondes ✛
La matière noire — des filaments invisibles qui traversent le cosmos. Comme des perles, les galaxies y sont accrochées. Pour comprendre les lois de l'Univers, les astronomes comparent des cartes de galaxies réelles à des milliers de modèles. Auparavant, chaque modèle devait être créé à l'aide de simulations numériques détaillées — des mondes virtuels avec du gaz, des étoiles et des trous noirs. Ces calculs prenaient des mois sur des superordinateurs.
La nouvelle approche fonctionne comme une broderie instantanée. On prend une ébauche tridimensionnelle grossière — une carte de densité de matière noire à basse résolution (floue, comme un dessin sur papier ciré). Le réseau de neurones, entraîné sur des exemples précis, transforme cette esquisse en une toile détaillée en quelques secondes : il dispose des centaines de galaxies, indique leurs masses stellaires et le taux de formation de nouvelles étoiles. Pour cela, il utilise une architecture de transformeurs avec des éléments de réseaux de neurones convolutifs — chaque future galaxie « regarde » les autres pour atteindre une harmonie globale. En substance, c'est un modèle de diffusion — il apprend à éliminer le bruit d'un ensemble aléatoire de points jusqu'à ce qu'un motif ordonné émerge du chaos.
L'entraînement a été effectué sur les données du projet IllustrisTNG : la machine a traité 90 000 échantillons d'apprentissage pour apprendre à reconstruire la structure à grande échelle — une toile de filaments et d'amas. Ensuite, un cube de 151 mégaparsecs de côté (près d'un demi-milliard d'années-lumière) est rempli en 10 secondes sur une carte graphique de jeu classique. Ce générateur relie directement la masse invisible aux objets observables, en contournant la longue chaîne de calculs intermédiaires. Cela accélère l'analyse pour les futurs relevés du ciel DESI et Euclid et aidera à extraire plus précisément le signal des paramètres cosmologiques — par exemple, le décalage vers le rouge, qui indique l'expansion de l'Univers. La toile sombre n'est plus une énigme : les points rapides du réseau de neurones y révèlent une carte du cosmos.
Un patch de 18,9 Mpc, cela représente environ 500 milliards d’années-lumière cubes, mais le réseau le « voit » en entier et y place jusqu’à 200 galaxies, sans jamais « penser » aux cubes voisins.