Когда две чёрные дыры сливаются, они встряхивают само пространство-время. Эту рябь — гравитационные волны — регистрируют гигантские лазерные детекторы. Но поймать волну мало: нужно понять, какие именно дыры столкнулись. Для этого форму волны сравнивают с миллионами вычислительных шаблонов. Каждый такой шаблон — результат сложного расчёта по уравнениям Эйнштейна, который мог занимать дни и недели.
Исследователи придумали способ ускорить процесс с помощью нейросетей. Они представили гравитационную волну как музыку оркестра. Вместо того чтобы вычислять всю «симфонию» разом, они разбили её на 25 простых кусочков — ноты для разных инструментов: отдельно ритм, отдельно вращение, отдельно обертоны. Каждая нота предсказывается крошечной нейросетью. Потом все предсказания собираются вместе — так дирижёр создаёт из отдельных партий целое произведение. На это уходит всего одна миллисекунда.
Такая скорость не просто удобна — она меняет правила игры. Обработка одного события, такого как GW150914, раньше требовала часов работы мощных кластеров; теперь она укладывается в несколько часов на обычной видеокарте. И результат совпадает с эталонным с точностью до крошечной погрешности. А раз вся модель — это просто набор формул и нейросетей, то её можно подстраивать, обучать дальше и с лёгкостью перенести на ещё более чувствительные детекторы будущего.
Одна симуляция слияния чёрных дыр методом численной относительности до сих пор может занимать до месяца на суперкомпьютере. Новый суррогат генерирует столько же волн за... одну секунду.
В фильме «Интерстеллар» для визуализации чёрной дыры использовались настоящие расчёты по общей теории относительности. Сегодняшние нейросетевые модели, подобные описанной, помогают не рисовать картинки, а слушать реальные «звуки» вселенной, скрытые в данных детекторов.