网上快三计算机模拟助力探索宇宙(科技大观)互联网

2021-10-21

  近日,网上快三有国际科学团队发布了名为“Uchuu”的“虚拟宇宙”。该模拟覆盖了约96亿光年尺度上的宇宙区间,时间上则横跨宇宙诞生至今的绝大部分历史,是迄今为止对宇宙的最先进模拟之一。

  虚拟宇宙实际上是一种定量的计算机模拟。通过检索模拟数据,可以获取任何时间点上的模拟星系的信息和演化过程,也可以对其进行统计上的数据分析。计算机模拟是现代宇宙学研究不可或缺的手段。目前已推断出,宇宙诞生于130多亿年前的大爆炸。但在这之后,混沌的火球中如何形成银河系、太阳系、地球,其间又要经历多少时间和哪些过程?这些问题有的较为容易通过理论来推算,网投彩票但大部分过程都过于复杂,以至于推算精度非常有限。因此,从基本原理出发模拟一个虚拟宇宙,并从中定量提取信息,是当前科研的重要方式之一。此外,宇宙的绝大部分组成是暗物质和暗能量,它们如同大洋深处一样幽暗,人类从望远镜中看到的遥远星系就如同在深海中飘荡的渔船灯火。因此,网信彩票一个数值构成的虚拟宇宙可以作为观测数据与基本原理之间的桥梁。

  在无尽的宇宙空间里,模拟出百亿年中发生的故事又谈何容易。诺贝尔物理学奖得主詹姆斯·皮布尔斯在1976年发表文章,介绍使用数值计算来模拟宇宙时,仅能使用1500个粒子表示物质分布。随着超级计算机时代的开启,宇宙学模拟规模大幅提高,在上世纪90年代到达几百万个粒子,覆盖几百万光年的空间,开始进入到宇宙的尺度。近年来,随着模拟精度不断提高,科学家借此基本理清了宇宙物质结构等级形成的规律,大致梳理出宇宙中大尺度纤维状结构、团状结构以及各类星系的形成过程。

  如今的“Uchuu”项目,借助超级计算机“富岳”和ATERUI II,模拟规模高达2.1万亿个粒子,每个粒子代表了几百万太阳质量的宇宙物质。尽管这听起来依旧庞大,但和浩瀚无垠的宇宙相比,已算得上是相当精确的模拟,所生成的数据量高达4PB。如此极端的设定也是为了匹配精确宇宙学时代的巡天计划,借助于巡天望远镜的广阔视野范围,这些计划甚至准备收录下宇宙中大部分的星系。由此,针对超级计算机匹配的模拟软件、数据分析和后期处理技术也起到了关键作用。

  中国超算在设计和底层硬件架构上与美日等国有诸多不同,在数值计算的一些方向上同样值得期待。日前,针对宇宙黎明时期,国家天文台依托中科先导一号计算机完成了和“Uchuu”同样规模的模拟,并依靠国产加速部件实现了更高的分辨率。此外,基于中国空间站工程巡天望远镜的国内计算宇宙学联合团队,在国家超级计算昆山中心部署了涵盖全面的模拟系列。随着下一代超算系统揭开面纱,未来的旗舰级模拟将向着规模更大、解析能力更强更精密的方向发展,帮助人们理解更小的宇宙结构等级,认识其演变过程,探索更多关于宇宙的未知之谜。

  (作者为中国科学院国家天文台副研究员)


  《 人民日报 》( 2021年10月21日 17 版)

(责编:胡永秋、杨光宇)

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