Novembre 30, 2021

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42? Come i computer possono rispondere a tre importanti domande sull’universo

Gli osservatori utilizzano sempre di più il supercalcolo, il cloud computing e il deep learning per valutare la crescente quantità di dati di ricerca nelle scienze spaziali. Ecco alcuni esempi di come queste tecnologie stanno cambiando il modo in cui gli astronomi esplorano lo spazio.

L’astrofisico ha iniziato come borsista post-dottorato negli Stati Uniti Elio Huerta Pensare a come la tecnologia può contribuire a ulteriori scoperte nel suo campo. Nel 2015, è emersa una nuova opportunità quando i ricercatori hanno rilevato per la prima volta le onde gravitazionali utilizzando il Laser Gravitational Wave Observatory (LIGO). Da allora, gli scienziati hanno registrato queste onde sfuggenti e hanno cercato di imparare il più possibile su di esse. Hanno persino rilevato dozzine di segnali di onde gravitazionali e i progressi nell’elaborazione dei dati li stanno aiutando a tenere il passo con crescenti montagne di dati.

Altro da MIT Technology Review

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Lo stesso Huerta ha prima cercato le onde gravitazionali confrontando i dati raccolti dai rivelatori con un catalogo di possibili forme d’onda. Voleva trovare un modo migliore per questo metodo noioso. All’inizio di quest’anno, Huerta, che ora lavora come informatico Laboratorio Nazionale Argonne Funziona vicino a Chicago, Un gruppo AI elabora i dati LIGO per un intero mese in soli sette minuti.

I suoi algoritmi, che funzionano su processori speciali chiamati unità di elaborazione grafica (GPU), combinano i progressi dell’intelligenza artificiale e del calcolo distribuito. Con l’aiuto di computer o reti separati che operano come un unico sistema, Huerta può identificare luoghi con un’elevata densità gravitazionale come i buchi neri che creano onde durante la fusione. La suite di modelli di intelligenza artificiale di Huerta è open source, quindi chiunque può utilizzarla. “Nessuno ha accesso a un supercomputer”, afferma il ricercatore. “Ciò ridurrà gli ostacoli che i ricercatori devono affrontare nell’uso dell’intelligenza artificiale”.

Nonostante tutti i progressi dell’astronomia, l’integrazione del cloud computing ha compiuto lenti progressi in quest’area di ricerca. colui il quale Vera C Robin-Osservatorio, attualmente in costruzione in Cile, sarà la prima struttura astronomica delle sue dimensioni con una struttura dati basata su cloud. Quando l’osservatorio inizierà le operazioni nel 2024, i dati catturati dal suo telescopio saranno trasmessi a Projekt Survey of the Legacy of Space and Time (LSST) fluire dentro.

Nell’ambito di LSST, viene creato un catalogo che è mille volte più grande di tutte le precedenti rilevazioni del cielo notturno. Le ricerche passate vengono quasi sempre scaricate e salvate localmente, rendendo difficile per gli astronomi l’accesso al lavoro dei loro colleghi. “Stiamo creando una mappa di tutto il cielo”, dice. Hsin Fang Qiang Dal team di gestione dei dati di Rubin. In tal modo, gli scienziati stanno costruendo “un enorme set di dati che sarà utile per molti diversi tipi di scienza in astronomia”. L’astronoma Chiang è orgogliosa del fatto che il suo lavoro migliorerà la collaborazione tra i ricercatori.

Come parte del Progetto Dieci Anni 500 petabyte di dati e immagini verranno inseriti nel cloud per aiutare gli astronomi a rispondere alle domande sulla struttura e l’evoluzione dell’universo. “Per ogni luogo nel cielo avremo più di 800 immagini”, afferma Chiang. “Puoi persino vedere cosa è successo in passato. È così divertente, specialmente con le supernove o le cose che cambiano molto”.

L’Osservatorio Rubin elaborerà e memorizzerà 20 terabyte di dati ogni notte mentre mappa la Via Lattea e altre regioni. Gli astronomi coinvolti nel progetto possono fare proprio questo Recupero e analisi dei dati tramite un browser web. Alla fine, le immagini scattate dal telescopio ogni notte verranno combinate in un database online di stelle, galassie e altri corpi celesti.

I progressi della tecnologia informatica potrebbero aiutare gli astronomi a riportare indietro l’orologio cosmico, così com’era. All’inizio di quest’anno, gli astronomi giapponesi hanno usato Supercomputer ATERUI II, specializzato in simulazioni astronomiche, ricostruisce come poteva essere l’universo all’inizio del Big Bang.

ATERUI II aiuta i ricercatori a studiare l’inflazione cosmica, la teoria secondo cui l’universo primordiale si è espanso esponenzialmente da un momento all’altro. Gli astronomi concordano sul fatto che questa espansione potrebbe lasciare fluttuazioni estreme nella densità della materia che influenzerebbero sia la distribuzione che l’evoluzione delle galassie.

Confrontando 4.000 simulazioni dell’universo primordiale – tutte con variazioni di densità variabili – alla realtà, gli scienziati sono stati in grado di tornare indietro nel tempo e di chiedersi perché alcuni luoghi dell’universo sono pieni di attività cosmica mentre altri sono quasi sterili.

Masato Shirasaki Dall’Osservatorio Astronomico Nazionale Giapponese è convinto che a questa domanda difficilmente si possa rispondere senza simulazioni. Il progetto richiede un enorme archivio dati di circa dieci terabyte, Che 22.000 episodi TV della serie fantasy Game of Thrones equivalente.

Il team di Shirasaki ha modellato come si sarebbe evoluto il presunto universo e lo ha applicato a ogni simulazione per vedere quale risultato è più vicino a quello che sembra oggi. Questo metodo ha reso più facile studiare la fisica dell’inflazione cosmica.

Nei prossimi anni, i metodi di Shirasaki possono aiutare a ridurre il tempo di osservazione richiesto per eventi futuri Progetti come SPHEREx E c’è bisogno. SPHEREx è una missione di due anni prevista per il 2024 con un veicolo spaziale in orbita attorno alla Terra e osservando quasi 300 milioni di galassie nel cielo. Con questi progressi nell’informatica, la nostra comprensione dell’universo si sta espandendo a poco a poco.


(vsz)

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