შავი ხვრელების ახალი სიმულაციების შექმნა Codex-ით
გამოთვლითი ასტროფიზიკის სპეციალისტი ჩვენთვის ცნობილი სამყაროს კიდეებს იკვლევს და ამავდროულად, შავი ხვრელის პირველი მოძრავი გამოსახულების შექმნაზე მუშაობს.
„ეს ხელსაწყოები ძალიან ფუნდამენტურად ცვლის მეცნიერული კვლევებისადმი მიდგომას“.
სამყაროს კიდის შესწავლა
შავი ხვრელები ჩვენი სამყაროს კიდეზე არსებობს და ასტრონომებისთვის შესასწავლად რთული ციური ობიექტებია. ისინი სინათლეს არ ასხივებს, პირდაპირ ვერ გადავიღებთ, რადგან ძალიან შორს არის (ერთი მათგანის დასანახად დედამიწის ზომის ტელესკოპი დაგჭირდებოდათ) და ფიზიკური კანონები, რომელიც მათ მართავს, ყოველთვის არ ემთხვევა ჩვენს ამჟამინდელ წარმოდგენებს.
ეს ყველაფერი ახალი არ არის გამოთვლითი ასტროფიზიკის სპეციალისტ ჩი-ქვან „სიქეი“ ჩანისთვის. სიქეი, არიზონის უნივერსიტეტის პროფესორი, შავ ხვრელებს 20 წელზე მეტია სწავლობს. 2019 წელს ის ჩართული იყო თანამშრომლობაში Event Horizon Telescope, რომელმაც შავი ხვრელის პირველი გამოსახულება შექმნა. წელს ეროვნული სამეცნიერო ფონდის(იხსნება ახალ ფანჯარაში) მხარდაჭერით ისინი კიდევ უფრო ამბიციურ მიზანს ისახავენ: შავი ხვრელის პირველი მოძრავი გამოსახულების შექმნას.
სიქეი მონაცემებს აგროვებს არიზონის რადიოობსერვატორიის 12-მეტრიანი რადიოტელესკოპით კიტ-პიკის ეროვნულ ობსერვატორიაში.
„შავი ხვრელები თავდაპირველად თეორიას ეფუძნებოდა. ამიტომ ძალიან ამაღელვებელია, რომ მათზე დაკვირვება შეგვიძლია“. — ჩი-ქვან „სიქეი“ ჩანი
იმის გასაგებად, რა გვაკლია, საჭიროა, შეიქმნას უკეთესი მოდელები: მათემატიკური მიახლოებები, რომლებიც აღწერს, როგორ იქცევა მატერია ექსტრემალურ პირობებში. მაგრამ ეს განტოლებები წარმოუდგენლად რთულია. მათი ამოხსნა ყველაზე დიდ სუპერკომპიუტერებსაც უჭირთ, ხოლო ახალი მიდგომების შემუშავებას წლები შეიძლება დასჭირდეს. ამიტომ სიქეიმ ამ პროცესის დასაჩქარებლად Codex-ს მიმართა.
„ათი ახალი მიახლოების მოსაფიქრებლად ათი დღე დამჭირდებოდა. Codex-ით ეს წუთებში კეთდება“.
სიქეი წერს მიახლოებას, რომ მისმა სტუდენტებმა განიხილონ.
სიქეი არიზონის უნივერსიტეტში თავის სტუდენტებთან ჯგუფურ დისკუსიას უძღვება.
სიქეის ხელით დაწერილი მათემატიკური მიახლოება.
ახალი ტექნოლოგია, ახალი მიდგომები
რადგან შავი ხვრელები დედამიწიდან ძალიან შორსაა, მათი შესწავლის ერთადერთი გზა მათში ჩავარდნილი პლაზმის გაზომვაა. სიქეი ქმნის პლაზმის სიმულაციებს და შემდეგ მათ ტელესკოპებით შეგროვებულ დაკვირვებით მონაცემებს ადარებს. „თუმცა, სიმულაციები არასაკმარისია“, ამბობს სიქეი. „როცა სიმულაციას დაკვირვებას ვადარებთ, ვხვდებით, რომ შავი ხვრელების გარშემო პლაზმა ძალიან დაბალი სიმკვრივისაა, ამიტომ პლაზმას სითხედ ნამდვილად ვერ მივიჩნევთ“. სიქეის მათი სწორად სიმულირება მხოლოდ ცალკეული ელექტრონებისა და იონების მიყოლით შეუძლია. „ეს კი უბრალოდ გადაუჭრელი პრობლემაა გამოთვლების მხრივ“.
სიქეი Codex-ს იყენებს ახალი რიცხვითი ალგორითმების საპოვნელად, რომლებიც ეხმარება უფრო სწრაფი და სტაბილური სიმულაციების შექმნაში მის მიერ დაწერილი აგენტური უნარის დანერგვით. „Codex-ის მეშვეობით ახლა შეგვიძლია, ავტომატურად აღმოვაჩინოთ ახალი კოორდინატული გარდაქმნები და ალგორითმები, რომლებიც ამ გამოთვლებს 1000-ჯერ აჩქარებს. ეს საშუალებას გვაძლევს, ჩავატაროთ სიმულაციები, რომლებიც ადრე შეუძლებელი იყო“.
სიქეის კვლავ უწევს Codex-ის მიერ შექმნილი თითოეული მიახლოების დანერგვა და გადამოწმება, მაგრამ ამ მიდგომამ მისი სამუშაო პროცესი დააჩქარა და საშუალებას აძლევს, დროის მეტი ნაწილი კვლევას დაუთმოს. (უფრო ღრმად გაეცანით მეცნიერებას, რომელიც შავი ხვრელებისა და სიქეის მუშაობის უკან დგას.)
„ძალიან დიდი ხნის განმავლობაში ასტრონომები და მეცნიერები შესანიშნავი დეველოპერები უნდა ყოფილიყვნენ, რომ ჩვენი პრობლემები გადაეჭრათ. ხელოვნური ინტელექტი საშუალებას გვაძლევს, კოდის წერის ნაცვლად ისევ სამეცნიერო საკითხვებზე გავამახვილოთ ყურადღება“.
კიტ-პიკის არიზონის რადიოობსერვატორიის 12-მეტრიანი რადიოტელესკოპი თერთმეტი ობსერვატორიიდან ერთ-ერთია Event Horizon Telescope თანამშრომლობის ქსელში.
Codex-ი სიქეის ეხმარება მეცნიერული კოდის განხილვასა და სტატისტიკასა და რიცხვით მეთოდებში შეცდომების აღმოჩენაში, რაც უფრო სანდო შედეგების მიღებას უწყობს ხელს.
სიქეი არიზონის რადიოობსერვატორიის 12-მეტრიანი რადიოტელესკოპის მართვის ოთახში.
აღმოჩენების მომავალი
სიქეი და Event Horizon Telescope ამჟამად შავი ხვრელების შესახებ მონაცემებს აგროვებენ; ისინი იმედოვნებენ, რომ პირველ მოძრავ გამოსახულებას 2027 წელს გამოაქვეყნებენ. სიქეი აღფრთოვანებულია იმით, რისი გაგებაც შეუძლია. „თუ შავი ხვრელის ამ პირველ ვიდეოს წარმატებით გადავიღებთ, ეს ახალი ეპოქის დასაწყისი იქნება მოვლენების ჰორიზონტის მასშტაბის, დროის არისა და შავი ხვრელების ასტროფიზიკაში“, ამბობს ის. „ეს მოგვცემს საშუალებას, შევისწავლოთ, როგორ იქცევა პლაზმა სამყაროს ზოგიერთ ყველაზე ექსტრემალურ გარემოში“.
„თუ გაინტერესებთ თქვენს გარშემო არსებული სამყარო, უბრალოდ განაგრძობთ ახალი პასუხების ძებნას. ასე ვსწავლობთ. ასე ვავითარებთ ჩვენს ტექნოლოგიას, ჩვენს ცივილიზაციას“. — ჩი-ქვან „სიქეი“ ჩანი
სიქეი რამთან, ნაიერასა და ჰეიდენთან, არიზონის უნივერსიტეტიდან თავის სამ სტუდენტთან, რომლებიც ასევე მუშაობენ შავი ხვრელების მონაცემების ანალიზსა და ახალი სიმულაციების შექმნაზე.
„უბრალო ჰონგ-კონგური ოჯახიდან ვარ. ამიტომ თავს წარმოუდგენლად იღბლიანად ვგრძნობ, რომ შავი ხვრელების კვლევის მოწინავე სფეროში მუშაობა შემიძლია“. — ჩი-ქვან „სიქეი“ ჩანი
„ადამიანები მკვლევრები არიან. ასტრონომია კი კვლევის მთავარი საზღვარია. ასე რომ, ეს არის ერთ-ერთი გზა, რომ ადამიანურმა ცოდნამ სამყაროს კიდეს მიაღწიოს“.