Evrenin Sırlarını Küçük Bir Bilgisayarda Keşfetmek Artık Mümkün!

Evreni Haritalamanın Yeni Yüzü: Effort.jl

Evrenin haritalanması artık yalnızca teleskoplarla gökyüzüne bakmakla sınırlı kalmıyor. Günümüzde astronomlar, milyarlarca galaksiden gelen ışığı analiz ederek trilyonlarca veri noktasını işleme alıyorlar.

Ancak, bu veri zenginliği sayesinde, DESI (Karanlık Enerji Spektroskopik Aracı) ve Avrupa Uzay Ajansı’nın Euclid misyonu gibi büyük kozmolojik projelerde hesaplama gücünün sınırları zorlanıyor.

Bu noktada, Waterloo Üniversitesi’nden fizikçi Dr. Marco Bonici’nin liderliğindeki uluslararası bir ekip, veri analizinde devrim yaratmaya aday bir araç geliştirdi: Effort.jl.

BİN KAT HIZ

Effort.jl, kozmolojik simülasyonların davranışını taklit eden bir yapay zeka modeli olarak tanımlanıyor; yani bir “emülatör” niteliğinde.

Ekip, bu aracı Julia programlama dili kullanarak geliştirdi; bu dil hız açısından C’ye, kullanım kolaylığı açısından ise Python’a benzerlik gösteriyor.

Araştırmacıların Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (JCAP) dergisinde yayımlanan makalesine göre, Effort.jl, geleneksel yöntemlere kıyasla yaklaşık bin kat daha hızlı hesaplama yapma kabiliyetine sahip. Üstelik neredeyse mükemmel bir doğruluk sağlıyor.

Evrenin büyük ölçekli yapısını modellemeye yönelik EFTofLSS hesaplamaları, her olasılık değerlendirmesi için saniyelerden dakikalarca zaman alabiliyor. Bu analizlerde milyonlarca hesaplama gerektiğinden, süper bilgisayarlarla bile günlerin hatta haftaların geçmesi gerekiyor.

Effort.jl, bu sürecin en yavaş aşamalarını sinir ağı teknolojisiyle değiştirerek saniyeler yerine mikrosaniyeler içinde sonuç elde edebiliyor.

YAPAY ZEKA HIZI VE BİLİMSEL DOĞRULUK

Effort.jl, galaksilerin evrendeki kümelenişini gösteren galaksi güç spektrumunu simüle ediyor. Bu, evrenin istatistiksel “parmak izi” olarak kabul ediliyor.

Araç, fizik temelli ön işlemedeki yapay zekayı harmanlayarak hem fiziksel olarak anlamlı sonuçlar üretebiliyor hem de hızlı bir şekilde işlem yapabiliyor.

Ekip, tek bir işlemci çekirdeğinde 15 mikrosaniye içinde hesaplama gerçekleştirebildiklerini ve bir dizüstü bilgisayarda tam Bayesian analizine yaklaşık 10 dakikada ulaşabildiklerini belirtiyor. Aynı işlem ise geleneksel yazılımlar kullanıldığında süper bilgisayar kümelerinde saatlerce sürebiliyor.

Araştırmacılar, Effort.jl'yi hem PT-Challenge adlı yüksek hassasiyetli sahte evren simülasyonlarında hem de BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) adlı gerçek gözlem verileri üzerinde test ettiler.

Elde edilen sonuçlar, mevcut standart yazılım olan pybird ile istatistiksel olarak aynı doğruluğa sahipken çok daha kısa sürede tamamlandı.

Ekip ayrıca sembolik regresyon kullanarak bazı karmaşık denklemleri insan tarafından okunabilir bir forma dönüştürdü. Bu yöntemle bazı hesaplamaların süresi 150 mikrosaniyeden 200 nanosaniyeye düşürüldü.

KOZMOLOJİDE YENİ ÇAĞA UYUM

DESI’nin milyonlarca galaksiyi haritaladığı ve Euclid’in uzaydan ilk evren haritalarını gönderdiği günümüzde, asıl zorluk veri toplamak değil, verinin işlenmesi haline gelmiştir.

Effort.jl, bu anlamda bir dönüm noktası oluşturabilir. Araç sayesinde karanlık enerji teorileri test edilebilecek, evrenin genişleme hızı ve karanlık maddenin dağılımı çok daha hassas bir şekilde ölçülerek galaksi kümelenmeleri ile kozmik mikrodalga arka planı tek bir analizde bir araya getirilebilecek.

AÇIK BİLİM

Effort.jl, GitHub’da açık kaynak (MIT lisansı) olarak yayımlandı. Kodlar, belgeler ve örnek veri setleri araştırmacıların kullanımına sunuldu.

Ekip, bu adımla yalnızca kozmoloji alanında değil, plazma fiziği, kuantum malzemeler, iklim modellemesi ve tıbbi görüntüleme gibi diğer alanlarda da karmaşık sistemlerin daha hızlı ve şeffaf bir şekilde modellenmesini sağlamayı hedefliyor.