Krijimi i simulimeve të reja për vrimat e zeza me Codex
Një astrofizikan i informatikës eksploron skajet e universit të njohur, ndërsa punon për të ndërtuar imazhin e parë në lëvizje të një vrime të zezë.
"Këto mjete po ndryshojnë mënyrën si bëjmë shkencë në një mënyrë shumë thelbësore."
Studimi i skajeve të universit
Vrimat e zeza ekzistojnë në skajet e universit tonë dhe janë objekte qiellore të vështira për t’u studiuar nga astronomët. Ato nuk emetojnë dritë, nuk mund të kapen drejtpërdrejt sepse janë shumë larg - do të duhej një teleskop me madhësinë e Tokës për të parë një të tillë - dhe fizika që i drejton ato nuk përputhet gjithmonë me njohuritë tona aktuale.
Asgjë nga këto nuk është e re për astrofizikanin e informatikës Chi-kwan "CK" Chan. CK, profesor në Universitetin e Arizonës, ka studiuar vrimat e zeza për më shumë se 20 vjet. Në vitin 2019, ai ishte pjesë e bashkëpunimit për Event Horizon Telescope, i cili siguroi imazhin e parë të një vrime të zezë. Këtë vit, me mbështetjen e Fondacionit Kombëtar të Shkencës(hapet në një dritare të re), ata po punojnë për një qëllim edhe më ambicioz: krijimin e imazhit të parë në lëvizje të një vrime të zezë.
CK mbledh të dhëna nga radioteleskopi 12 m i Observatorit të Radiovalëve të Arizonës në Observatorin Kombëtar të Kitt Peak.
"Vrimat e zeza fillimisht bazoheshin në teori. Prandaj është jashtëzakonisht emocionuese që jemi në gjendje t’i vëzhgojmë ato." — Chi-kwan "CK" Chan
Të kuptosh çfarë mungon kërkon të ndërtosh modele më të mira: përafrime matematikore që përshkruajnë se si sillet materia në kushte ekstreme. Por këto ekuacione janë jashtëzakonisht komplekse. Edhe superkompjuterët më të mëdhenj hasin vështirësi për t’i zgjidhur ato, dhe zhvillimi i qasjeve të reja mund të kërkojë shumë vite pune. Prandaj CK iu drejtua Codex për ta ndihmuar të përshpejtonte këtë proces.
"Do të më duheshin dhjetë ditë për të siguruar dhjetë përafrime të reja. Me Codex, kjo mund të bëhet brenda pak minutash."
CK duke shkruar një përafrim për t'u rishikuar nga studentët e tij.
CK drejton një diskutim në grup për studentët e tij në Universitetin e Arizonës.
Një përafrim matematikor i shkruar me dorë nga CK.
Teknologji e re, qasje të reja
Meqenëse vrimat e zeza ekzistojnë kaq larg Tokës, mënyra e vetme për t’i studiuar është duke matur plazmën që bie në to. CK krijon simulime të plazmës dhe më pas i krahason ato me të dhënat e vëzhgimeve të mbledhura në teleskopë. "Megjithatë, simulimet nuk janë të mjaftueshme," thotë CK. "Kur krahasojmë simulimin me vëzhgimin, kuptojmë se plazma rreth vrimave të zeza ka dendësi shumë të ulët, prandaj nuk mund ta përafrojmë vërtet plazmën si një lëng." E vetmja mënyrë që CK mund t’i simulojë ato me saktësi është duke ndjekur elektronet dhe jonet individuale. "Dhe ky është thjesht një problem i pazgjidhshëm nga ana kompjuterike."
CK përdor Codex për të gjetur algoritme të reja numerike që mund ta ndihmojnë të krijojë simulime më të shpejta e më të qëndrueshme, duke zbatuar një aftësi agjenti që ai e ka krijuar. "Me Codex tani jemi në gjendje të zbulojmë automatikisht transformime të reja koordinatash dhe algoritme që mund t’i përshpejtojnë këto llogaritje me një faktor prej 1000. Kjo na lejon të bëjmë simulime që më parë nuk ishin të mundshme."
CK duhet të zbatojë dhe të verifikojë përsëri çdo përafrim që krijon Codex, por kjo qasje e ka përshpejtuar rrjedhën e punës dhe e lejon atë të ketë më shumë kohë për t'u fokusuar te kërkimet. (Shko më në thellësi për shkencën pas vrimave të zeza dhe punës së CK.)
"Për një kohë shumë të gjatë, astronomët dhe shkencëtarët duhej të ishin zhvillues të shkëlqyer për të zgjidhur problemet tona. IA-ja na lejon të fokusohemi përsëri te pyetjet shkencore, në vend që të fokusohemi te pjesa e kodimit."
Radioteleskopi 12 m i Observatorit të Radiovalëve të Arizonës në Kitt Peak është një nga njëmbëdhjetë observatorët në rrjetin Event Horizon Telescope.
Codex e ndihmon CK të rishikojë kodin shkencor dhe të kapë gabimet në statistika dhe metodat numerike, duke e ndihmuar të sigurojë rezultate më të besueshme.
CK brenda dhomës së kontrollit të radioteleskopit 12 m të Observatorit të Radiovalëve të Arizonës.
E ardhmja e zbulimeve
CK dhe ekipi i Event Horizon Telescope po mbledhin aktualisht të dhëna për vrimat e zeza; ata shpresojnë ta publikojnë imazhin e parë në lëvizje gjatë vitit 2027. CK është i emocionuar për ato që mund të mësojë. "Nëse arrijmë ta kapim me sukses këtë video të parë të një vrime të zezë, ajo do të nisë një epokë të re të astrofizikës së vrimave të zeza në nivelin e horizontit dhe në aspektin kohor," thotë ai. "Kjo do të na lejojë të studiojmë se si sillet plazma në disa nga mjediset më ekstreme në univers."
"Nëse je kureshtar për botën përreth teje, thjesht vazhdon të kërkosh përgjigje të reja. Dhe kjo është se si mësojmë. Kjo është se si e çojmë përpara teknologjinë tonë, si e çojmë përpara qytetërimin tonë." — Chi-kwan "CK" Chan
CK me Ram, Nayera dhe Hayden, tre nga studentët e tij nga Universiteti i Arizonës, të cilët punojnë gjithashtu për analizimin e të dhënave të vrimave të zeza dhe krijimin e simulimeve të reja.
"Unë vij nga një familje e thjeshtë nga Hong-Kongu. Prandaj ndihem jashtëzakonisht me fat që mund të punoj për kërkimet novatore mbi vrimat e zeza." — Chi-kwan "CK" Chan
"Njerëzit janë eksplorues. Dhe astronomia është kufiri ynë i fundit i eksplorimit. Pra, kjo është një mënyrë që dija njerëzore të arrijë në skajet e universit."