همشهری آنلاین - یکتا فراهانی: کیهان‌شناسی همیشه با چالش داده‌های انبوه و محاسبات سنگین روبه‌رو بوده است. اما اکنون، نرم‌افزاری نو توانسته است محدودیت‌ها را بشکند: Effort.jl، شبیه‌سازی سریع و هوشمند ساختار بزرگ کیهان را به دسترس همگان آورد.
از روزگاری که ستاره‌شناسان نخستین قرص‌های آسمانی را ترسیم می‌کردند تا امروز که میلیاردها کهکشان را اندازه‌گیری می‌کنیم، هر گام در کیهان‌شناسی به معنی تعامل با داده‌های بزرگ بوده است. پروژه‌هایی مثل DESI و Euclid روزبه‌روز حجم داده‌های مشاهده‌ای را افزایش می‌دهند؛ داده‌هایی که تحلیلشان نیاز به توان محاسباتی بالا و روزها انتظار دارد.
اما تصور کنید اگر بتوانیم با همان لپ‌تاپی که در خانه کار می‌کنیم، داده‌های کیهانی را در چند ساعت پردازش کنیم. این دقیقاً کاری است که Effort.jl انجام می‌دهد. این ابزار نوعی امولاتور (شبیه‌ساز میانجی) است که رفتار مدل‌های پیچیده را تقلید می‌کند، اما با سرعتی چندمرتبه بیشتر و دقتی تقریباً برابر. بیشتر بخوانید:
در کیهان‌شناسی، وقتی می‌خواهیم ساختار بزرگ جهان را مدل کنیم، از معادلات فیزیکی پیچیده استفاده می‌کنیم. هر بار که یکی از پارامترها را عوض می‌کنیم — مثلاً دمای پس‌زمینه کیهانی یا چگالی ماده — نیاز است کل شبیه‌سازی دوباره اجرا شود. این عملیات می‌تواند روزها، یا حتی هفته‌ها به طول بینجامد.
امولاتور (emulator) وسیله‌ای است که مدل دقیق را تقریب می‌زند، اما با سرعت بسیار بیشتر. به‌عبارت‌دیگر، امولاتور میانبری هوشمند است که بر اساس رفتار متداولِ مدل کامل، پیش‌بینی می‌کند. این یعنی به‌جای اجرای کامل معادلات سنگین، با یک تقریب به تقریب همان نتایج برسیم.
تولد Effort.jl
Effort.jl مخفف «EFfective Field theORy surrogate» است. این نرم‌افزار توسط تیمی بین‌المللی به سرپرستی دکتر مارکو بونیکی در دانشگاه واترلو ساخته شده است.
یکی از دستاوردهای بزرگ Effort.jl، سرعت خارق‌العاده آن است؛ دستیابی به نتایجی که پیش‌تر در روزها امکان‌پذیر بود، حالا در چند ساعت یا حتی کمتر انجام می‌شود.
اما مهم‌تر از سرعت، دقت است. تیم سازنده Effort.jl نتایج ابزارشان را با نتایج حاصل از کد مرجع PyBird مقایسه کرده و تفاوت بسیار کمی دیده‌اند.
درست است که Effort.jl بسیار قدرتمند است، اما جایگزین دانش فیزیکی پژوهشگر نیست. ابزار پیش‌بینی می‌کند، اما تفسیر صحیح داده‌ها هنوز بر عهده انسان است.
البته ابزارهای مشابه دیگری نیز ظهور کرده‌اند. برای مثال «OLÉ» که امولاتوری مبتنی بر یادگیری آنلاین معرفی می‌کند، توانسته کارایی را در بعضی مدل‌ها بهبود دهد.
Effort.jl نمایانگر نقطه‌ای است که علم کیهان‌شناسی با ابزارهای محاسباتی به آن رسیده است: دیگر لازم نیست برای هر تغییر ساده در پارامترها، ساعت‌ها و روزها صبر کنیم. با این نرم‌افزار، تحلیل کیهانی به یک فرایند قابل‌انجام روی رایانه‌های عادی تبدیل شده و امکان آزمایش سناریوهای متعدد با سرعت و دقت بالا فراهم شده است.
البته باید تأکید کرد: این ابزار، تنها یک ماشین پیش‌بینی است. قدرت واقعی در دست دانشمندان است که پارامترها را انتخاب، مفاهیم فیزیکی را وارد و داده‌ها را تفسیر می‌کنند Effort.jl ابزار است، نه جایگزین خلاقیت و درک انسانی.