Представьте себе Вселенную как сложную машину, работающую по строгому набору правил. Эти правила, или, точнее, шесть ключевых параметров, известны как космологические константы. Они определяют состав материи, темную энергию, распределение масс и даже условия сразу после Большого взрыва. Долгое время астрофизики пытались с высокой точностью измерить эти параметры, подобно тому, как инженеры настраивают сложные механизмы.
Классический подход и его ограничения
Традиционно для этого использовались данные о распределении галактик во Вселенной. Астрономы изучали крупномасштабные структуры, словно рассматривая карту звездных скоплений. Однако эта методика имела свои ограничения: она не позволяла извлечь всю скрытую информацию с мельчайших масштабов, где таятся важные подсказки о “настройках” Вселенной.
Вступление искусственного интеллекта на сцену
Но теперь команда исследователей из Института Флэтайрона и их коллег применила революционный подход, основанный на искусственном интеллекте. Они разработали модель, которую назвали SimBIG (Simulation-based Big Inference Generator), способную “понимать” не только общую картину, но и мельчайшие нюансы в расположении галактик.
Обучение модели: миллионы вселенных в виртуальной лаборатории
Представьте себе огромную виртуальную лабораторию, где создано 2000 цифровых вселенных с различными комбинациями космологических параметров. Это своего рода “школьная тетрадь” для SimBIG. Модель изучала эти моделируемые вселенные, словно астроном наблюдает за реальным космосом, и училась связывать конкретные значения параметров с характерными чертами распределения галактик на разных масштабах.
Тестирование: реальные данные против виртуальных знаний
Затем SimBIG получил настоящий набор данных о 109 636 галактиках, полученных с помощью спектроскопии барионных колебаний. Модель применила свои “знания”, полученные в виртуальной лаборатории, к этим реальным данным и выдала оценки космологических параметров с невероятной точностью.
Повышенная точность: больше информации из меньшего объема данных
Результаты оказались поразительными! Точность оценок, полученных SimBIG, была сопоставима с традиционными методами, использующими в четыре раза больше галактик. Это означает, что модель смогла “выжать” максимум информации даже из ограниченного набора данных, словно опытный детектив находил важные улики в крошечном фрагменте преступления.
Новое измерение в космологии
Такая точность открывает невероятные возможности для будущих исследований. Например, SimBIG поможет разобраться в “хабловском напряжении” – противоречии между оценками постоянной Хаббла, описывающей скорость расширения Вселенной, полученными из разных источников данных. С помощью SimBIG мы сможем с большей уверенностью определить, является ли это просто погрешностью измерений или же указывает на новые физические явления, которые требуют пересмотра наших представлений о Вселенной.
Искусственный интеллект становится мощным инструментом в руках астрофизиков, помогая им не только “настроить” модель Вселенной с невероятной точностью, но и открыть новые горизонты для понимания ее тайн.
