Часть виртуальной Вселенной (примерно 1 млрд световых лет по горизонтали) показывает, как тёмная материя распределяется в пространстве, окружая жёлтые гало и соединяясь тёмными нитями. Белые регионы — районы космической пустоты, наименее плотные районы Вселенной. Фото: Joachim Stadel, Университет Цюриха
Китайцы побили европейский рекорд и создали крупнейший симулятор Вселенной. Учёные назвали это «разминкой» для мощнейшего в мире суперкомпьютера Sunway TaihuLight на 10 млн ядрах CPU, пишет газета South China Morning Post (SCMP). Что интересно, предыдущий рекорд с «крупнейшим симулятором Вселенной» установлен совсем недавно — в июне 2017 года в Университете Цюриха.
Швейцарская модель — это гигантский каталог примерно 25 млрд галактик, сгенерированных из 2 трлн «цифровых частиц», представляющих собой «газ тёмной материи» (dark matter fluid). В китайской модели количество частиц увеличили до 10 триллионов, и она симулирует Большой взрыв и расширение Вселенной на раннем этапе.
Специалисты считают, что симуляция создания Вселенной поможет определить наиболее интересные районы космоса для более детального изучения с помощью телескопов.
Для создания швейцарской симуляции была создана специальная программа PKDGRAV3 (она описана в научной работе в журнале Computational Astrophysics and Cosmology, doi:10.1186/s40668-017-0021-1). Этот код наиболее оптимально использует архитектуру современных суперкомпьютеров, таких как Piz Daint в Швейцарском национальном вычислительном центре. На этом суперкомпьютере программа использовала 4000+ нодов GPU, а исполнение заняло 80 часов. За это время она сгенерировала виртуальную Вселенную из 2 млрд цифровых макро-частиц тёмной материи. Из этих частиц и был извлечён каталог 25 млрд виртуальных галактик.
Суть эксперимента в том, что модель симуляции соответствует и реликтовому излучению ранней Вселенной, которое фиксируется современными телескопами. Это излучение сформировалось, когда Вселенной было примерно 400 000 лет. Модель как бы «трансформирует» мета-частицы тёмной материи в 25 млрд виртуальных галактик, которые должны соответствовать современным наблюдениям.
Космологи предполагают, что газ тёмной материи под воздействием гравитации скапливался в так называемые гало тёмной материи, в которых и формировались галактики вроде нашего Млечного Пути.
Модель Университета Цюриха симулировала всю видимую Вселенную и все галактики в ней размером больше 10% от Млечного Пути. В целом, это часть более крупного проекта Euclid Европейского космического агенства по изучению загадочной тёмной материи, которая составляет 23% нашей Вселенной, и не менее загадочной тёмной энергии, которая составляет ещё 72%.
В китайской прессе пишут, что их суперкомпьютер обошёл в производительности швейцарский — и они выполнили вычисления не с 2 млрд, а с 10 млрд мета-частицами газа тёмной материи. При этом вычисления заняли всего 1 час. Странно, что газета не учитывает тот факт, что в Швейцарии использовали 4000+ GPU, а в Суперкомпьютерном центре в Уси — все 10 млн процессорных ядер суперкомпьютера Sunway TaihuLight, который считается самым мощным в мире. То есть все CPU были использованы полностью, без остатка, для решения этой гравитационной задачи N тел.
Суперкомпьютер Sunway TaihuLight. Фото: Xinhua
Вообще, в последние годы Китай достиг подавляющего преимущества над другими странами по вычислительной мощности своих суперкомпьютеров, согласно рейтингу Top500. Китайцы говорят, что создание виртуальной Вселенной — это только первый шаг, но в будущем они собираются использовать эту вычислительную мощность для мирового господства в области Искусственного интеллекта. По крайней мере, такой план установлен на уровне правительства.
В Китае считают ИИ стратегически важной технологией, хотя сейчас они уступают по разработкам в этой области американцам. Россия и другие страны СНГ практически не участвуют в этом технологическом соревновании.
Из-за нехватки достаточно ресурсоёмких задач и соответствующего ПО сейчас мощность китайских суперкомпьютеров используется не полностью — их ресурсы разделяют на десятки и сотни мелких задач. Создание ИИ позволит загрузить целый суперкомпьютер одной задачей, как сейчас в симуляции виртуальной Вселенной.
Источник
