Создавање нови симулации на црни дупки со Codex
Компјутерски астрофизичар ги истражува рабовите на познатиот универзум додека работи на создавање на првата подвижна слика на црна дупка.
„Овие алатки го менуваат начинот на кој ја правиме науката на многу темелен начин.“
Проучување на работ на универзумот
Црните дупки постојат на работ на нашиот универзум и се тешки небесни објекти за проучување од страна на астрономите. Тие не емитуваат светлина, не можат директно да се снимат бидејќи се многу далеку — би ви бил потребен телескоп со големина на Земјата за да видите една — а физиката што ги управува не секогаш се совпаѓа со нашето сегашно разбирање.
Ништо од ова не е новост за компјутерскиот астрофизичар Chi-kwan „CK“ Chan. CK, професор на Универзитетот во Аризона, ги проучува црните дупки повеќе од 20 години. Во 2019 година, тој беше дел од соработката Event Horizon Telescope, која ја создаде првата слика на црна дупка. Оваа година, со поддршка од Националната научна фондација(се отвора во нов прозорец), тие следат уште поамбициозна цел: создавање на првата подвижна слика на црна дупка.
CK собира податоци од 12-метарскиот радиотелескоп на Arizona Radio Observatory во Kitt Peak National Observatory.
„Црните дупки првично се засноваа на теорија. Затоа е навистина возбудливо што можеме да ги набљудуваме.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
За да се разбере што недостасува, потребно е да се градат подобри модели: математички апроксимации што опишуваат како се однесува материјата во екстремни услови. Но овие равенки се неверојатно сложени. Дури и најголемите суперкомпјутери тешко ги решаваат, а развивањето нови пристапи може да бара години работа. Затоа CK се сврте кон Codex за да помогне да се забрза овој процес.
„Ќе ми требаа десет дена за да смислам десет нови апроксимации. Со Codex, тоа може да се направи за минути.“
CK запишува апроксимација за неговите студенти да ја прегледаат.
CK води групна дискусија за своите студенти на Универзитетот во Аризона.
Рачно напишана математичка апроксимација од CK.
Нова технологија, нови пристапи
Бидејќи црните дупки постојат толку далеку од Земјата, единствениот начин да се проучуваат е преку мерење на плазмата што паѓа во нив. CK создава симулации на плазмата, а потоа ги споредува со набљудувачките податоци собрани на телескопите. „Сепак, симулациите не се доволни“, вели CK. „Кога ја споредуваме симулацијата со набљудувањето, сфаќаме дека плазмата околу црните дупки има многу мала густина, па навистина не можеме да ја апроксимираме плазмата како течност.“ Единствениот начин CK правилно да ги симулира е да ги следи поединечните електрони и јони. „А тоа е пресметковно нерешлив проблем.“
CK го користи Codex за да најде нови нумерички алгоритми што можат да му помогнат да создава побрзи и постабилни симулации, имплементирајќи вештина за агент што тој ја напишал. „Со Codex сега можеме автоматски да откриваме нови координатни трансформации и алгоритми што можат да ги забрзаат овие пресметки за фактор од 1000. Тоа ни овозможува да правиме симулации што претходно не беа можни.“
CK сè уште мора да ја имплементира и провери секоја апроксимација што ја создава Codex, но овој пристап го забрза неговиот работен тек и му овозможува повеќе време да посвети на истражувањето. (Навлезете подлабоко во науката зад црните дупки и работата на CK.)
„Многу долго време, астрономите и научниците мораа да бидат одлични програмери за да ги решаваат нашите проблеми. AI ни овозможува повторно да се фокусираме на научните прашања наместо на делот со кодирање.“
12-метарскиот радиотелескоп Kitt Peak Arizona Radio Observatory е една од единаесетте опсерватории во мрежата Event Horizon Telescope.
Codex му помага на CK да прегледува научен код и да забележува грешки во статистиката и нумеричките методи, помагајќи му да создава посигурни резултати.
CK во контролната соба на 12-метарскиот радиотелескоп на Arizona Radio Observatory.
Иднината на откритијата
CK и тимот на Event Horizon Telescope моментално собираат податоци за црни дупки; се надеваат дека ќе ја објават првата подвижна слика некаде во 2027 година. CK е возбуден поради тоа што може да го научи. „Ако успешно го снимиме ова прво видео на црна дупка, тоа ќе отвори нова ера на астрофизика на црни дупки на размер на хоризонтот и во временски домен“, вели тој. „Ќе ни овозможи да проучуваме како се однесува плазмата во некои од најекстремните средини во универзумот.“
„Ако сте љубопитни за светот околу вас, едноставно ќе продолжите да барате нови одговори. И така учиме. Така ја унапредуваме нашата технологија, ја унапредуваме нашата цивилизација.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
CK со Ram, Nayera и Hayden, тројца негови студенти од Универзитетот во Аризона кои исто така работат на анализа на податоци за црни дупки и создавање нови симулации.
„Потекнувам од обично семејство во Хонгконг. Затоа се чувствувам неверојатно среќен што можам да работам на предната линија на истражувањето на црните дупки.“ —Chi-kwan „CK“ Chan
„Луѓето се истражувачи. А астрономијата е нашата крајна граница во истражувањето. Затоа ова е еден начин човечкото знаење да стигне до работ на универзумот.“