Cientistas inventaram uma maneira de simular o universo em um laptop
À medida que os astrónomos recolhem mais dados do que nunca, estudar o Universo tornou-se uma tarefa cada vez mais complexa. Uma nova invenção está mudando essa realidade. Os pesquisadores desenvolveram agora uma maneira de analisar enormes conjuntos de dados cósmicos usando apenas um laptop e algumas horas de processamento.
A iniciativa é liderada pelo Dr. Marco Bonici é pesquisador de pós-doutorado no Waterloo Center for Waterloo da Universidade de Waterloo. Bonnici e uma equipe internacional criaram Effort.jl Substituto Efetivo da Teoria de Campo. O instrumento utiliza técnicas numéricas avançadas e métodos inteligentes de pré-processamento de dados para oferecer desempenho computacional excepcional, mantendo a precisão exigida pela cosmologia. A equipe o projetou como um protótipo poderoso da Teoria de Campo Efetivo de Estruturas de Grande Escala (EFTofLSS), permitindo aos pesquisadores processar vastos conjuntos de dados com mais eficiência do que nunca.
Transformando frustração em inovação
A ideia do Effort.jl surgiu da experiência de Bonici na execução de modelos de computador demorados. Cada vez que ele ajusta um parâmetro, podem ser necessários cálculos adicionais para ver os resultados. Esse desafio o inspirou a criar uma solução rápida e flexível que pudesse lidar com essas mudanças em horas, em vez de dias.
“Usando o Effort.jl, modelos como o EFTofLSS podem executar conjuntos de dados complexos que anteriormente exigiam muito tempo e poder de computação”, explicou Bonici. “Com projetos como DESI e Euclid expandindo nosso conhecimento do universo e criando conjuntos de dados astronômicos ainda maiores para explorar, Effort.jl permite que os pesquisadores analisem dados de forma rápida, barata e repetida, enquanto fazem pequenas alterações com base nas nuances dos dados.”
Melhores simulações para um universo mais rápido
Pertence a uma classe de ferramentas chamada Effort.jl modelos. Esses são atalhos computacionais treinados que imitam o comportamento de simulações grandes e que consomem muitos recursos, mas são executados muito mais rápido. Ao usar emuladores, os cientistas podem explorar muitos cenários cósmicos possíveis em um determinado momento e usar técnicas avançadas, como modelagem baseada em gradiente, para estudar modelos físicos complexos com alta eficiência.
“Conseguimos validar as previsões provenientes do Effort.jl, alinhando-as com as previsões provenientes do EFTofLSS”, disse Bonici. “A margem de erro era pequena e nos mostrou que os cálculos do Effort.jl são robustos. O Effort.jl pode lidar com idiossincrasias observacionais, como distorções nos dados, e pode ser facilmente personalizado de acordo com as necessidades do pesquisador.”
A experiência humana é ainda mais importante
Apesar de suas capacidades impressionantes, Effort.jl não substitui a compreensão científica. Os astrónomos desempenham um papel ainda mais importante na definição de parâmetros, na interpretação de resultados e na utilização da inteligência física para garantir resultados significativos. A combinação de conhecimento especializado e poder computacional torna o computador muito útil.
Olhando para o futuro, espera-se que o Effort.jl pegue conjuntos de dados cosmológicos ainda maiores e trabalhe com outras ferramentas de análise. Os pesquisadores também veem potencial para seus métodos em áreas além da astrofísica, incluindo modelagem meteorológica e climática.
O artigo “Effort.jl: Um protótipo rápido e diferenciável para a teoria de campo eficaz da estrutura em grande escala do universo” foi publicado Jornal de Cosmologia e Astrofísica.
