Xuất hiện mô hình giả lập vũ trụ nhanh và chính xác đến khó tin

Lần đầu tiên trong lịch sử, các nhà vật lý vũ trụ sử dụng thành công trí tuệ nhân tạo để tạo ra một mô hình giả lập vũ trụ 3 chiều phức tạp. Kết quả có được là một cấu trúc chính xác, phức tạp và đầy năng lượng, đến mức… những người tạo ra nó không hiểu toàn bộ mô hình hoạt động ra sao.

Chúng tôi có thể vận hành mô hình giả lập này chỉ trong vài mili-giây, trong khi những mô hình tái dựng vũ trụ nhanh khác phải mất tới vài phút để khởi động”, đồng tác giả nghiên cứu, Shirley Ho, trưởng nhóm nghiên cứu tại Trung tâm Tính toán Vật lý Vũ trụ trực thuộc Viện Flatiron, thành phố New York cho hay. “Không chỉ có vậy, mô hình lại còn chính xác hơn nhiều”.


Mô hình này có tên gọi mô hình Hoán đổi Độ Đặc và Sâu (viết tắt là D3M). (Ảnh minh họa).

Tốc độ và độ chính xác của Mô hình Hoán đổi Độ Đặc và Sâu (viết tắt là D3M) vẫn chưa phải điều làm kinh ngạc các nhà nghiên cứu. Đó phải là khả năng mô tả chính xác Vũ trụ sẽ ra sao nếu như thay đổi một số yếu tố cơ bản của vũ trụ, ví dụ như lượng vật chất tối tồn tại trong Vũ trụ là bao nhiêu; phải nói thêm D3M chưa từng được nhận dữ liệu huấn luyện nào (giống như cách đưa dữ liệu vào trí tuệ nhân tạo), mới chỉ vận hành dựa trên những yếu tố cơ bản vốn có.

Giống như một phần mềm nhận dạng hình ảnh chỉ biết tới chó và mèo, bỗng nhiên lại nhận dạng được cả voi vậy”, giáo sư Ho giải thích.

Ho và các đồng nghiệp giới thiệu D3M hôm 24 tháng Sáu vừa qua tại một sự kiện diễn ra ở Học viện Khoa học Quốc gia. Buổi thuyết trình do Siyu He, một nhà phân tích và nghiên cứu tại Viện Flatiron.


So sánh độ chính xác của hai mô hình vũ trụ, với cột màu bên trái cho thấy tỉ lệ lỗi xuất hiện. Mô hình mới bên trái, D3M, vừa nhanh hơn lại vừa chính xác hơn phương pháp được dùng hiện tại.

Những mô hình giả lập tương tự như D3M đã trở thành công cụ không thể thiếu trong xây dựng các thuyết về vật lý vũ trụ. Giới khoa học muốn biết cách thức vũ trụ tiến hóa qua các thời kỳ, dưới những điều kiện khác nhau, ví dụ như việc năng lượng tối ảnh hưởng ra sao tới hiện trạng của vũ trụ. Những nghiên cứu tương tự vậy rất tốn thời gian, khi phải chạy liên tục hàng ngàn chương trình giả lập một lúc. Việc có được một mô hình giả lập nhanh và chính xác là một cột mốc đáng chú ý.

D3M lập ra mô hình cách thức lực hấp dẫn tạo hình vũ trụ. Thông thường, các nhà nghiên cứu sẽ chỉ tập trung vào lực hấp dẫn bởi nó, tính tới thời điểm này và với những học thuyết ta đã có, là lực quan trọng nhất khi tính tới quy mô tiến hóa của vũ trụ vô tận.

Những mô hình giả lập vũ trụ chính xác nhất tính toán cách lực hấp dẫn di chuyển hàng tỷ hạt riêng biệt vốn vẫn trôi nổi trong không gian, xuyên suốt khoảng thời gian giả lập dài tương đương độ tuổi Vũ trụ. Muốn chính xác thì phải mất thời gian tính toán, khoảng 300 giờ máy chạy liên tục cho một mô hình giả lập. Tốc độ càng nhanh, thời gian càng ngắn thì độ chính xác sẽ càng thấp.


Mô hình Vũ trụ hình thành do Viện Vật lý Vũ trụ học Kavli, thuộc Đại học Chicago thực hiện.

Nhưng nghiên cứu mới sử dụng sức mạnh của mạng neural để làm ra một mô hình giả lập chính xác: D3M hình thành sau khi hệ thống machine learning nhận vào 8.000 mô hình giả lập khác nhau, với những tính toán chính xác nhất có thể. Mạng neural nhận dữ liệu và tính toán để tạo nên mô hình cuối cùng, rồi các nhà nghiên cứu so sánh kết quả dự kiến và kết quả thực tế.

D3M khiến các nhà nghiên cứu bất ngờ. Để làm ra một vũ trụ rộng 600 triệu năm ánh sáng, mô hình chậm-mà-chắc sẽ mất vài trăm tiếng, mô hình “nhanh nhảu đoảng” sẽ mất vài phút. D3M mất 30 mili-giây, với độ chính xác cao đến kinh ngạc, với chỉ 2,8% lỗi; mô hình nhanh nhảu đoảng có tỉ lệ lỗi lên tới 9,3%.

Khả năng xử lý những yếu tố vốn không có trong dữ liệu đầu vào lại càng khiến D3M thêm phần ấn tượng, biến nó thành công cụ dựng mô hình giả lập vũ trụ linh hoạt chưa từng có. Và ứng dụng của nó còn có thể vươn ra chính ngành đang hỗ trợ nó thành công.

Chúng tôi có thể dựng lên một sân chơi chung cho những hệ thống machine learning, phân tích tại sao mô hình mới có thể tính toán ngoại suy tốt đến thế, tại sao có thể nhận ra được cả voi trong khi chỉ học về chó mèo”, giáo sư Ho nói. “Đây là con đường hai chiều, có lợi cho cả khoa học vật lý vũ trụ và deep learning”.

Loading...
TIN CŨ HƠN
Các nhà khoa học đưa ra kết luận không ngờ tới về du hành thời gian

Các nhà khoa học đưa ra kết luận không ngờ tới về du hành thời gian

Các nhà khoa học vừa xác nhận tìm thấy hạt nhân hình quả lê. Điều này không chỉ đi ngược với một số quy luật vật lý mà còn chứng minh rằng du hành thời gian là bất khả thi.

Đăng ngày: 02/07/2025
Đường thay đổi ngày quốc tế

Đường thay đổi ngày quốc tế

Trái đất tự quay từ Tây sang Đông, sáng, trưa, chiều, tối lần lượt xuất hiện ở các nước trên thế giới một cách tuần hoàn. Vậy một ngày mới trên Trái đất nên bắt đầu từ đâu và kết thúc ở đâu? Để tránh sự hỗn loạn về ngày tháng, Hội ng

Đăng ngày: 30/06/2025
Bản đồ trái đất và các hành tinh

Bản đồ trái đất và các hành tinh

Nếu bạn là người bắt đầu yêu thích môn thiên văn học thì việc nhận dạng vị trí, tên gọi, thông tin về các hành tinh trong vũ trụ không phải là điều dễ dàng.  Với Home Planet, bạn có thể dễ dàng biết được tất cả các th&ocirc

Đăng ngày: 29/06/2025
Những điều bạn chưa biết về Tinh vân

Những điều bạn chưa biết về Tinh vân

Tinh vân là một thiên thể ở dạng mây mù gồm khí sao và bụi vũ trụ. Tỷ trọng vật chất trong tinh vân rất thấp. Nếu đo bằng tiêu chuẩn trên Trái đất, có nơi hầu như là chân không. Nhưng thể tích tinh vân lại cực kỳ to lớn, cũng phải đế

Đăng ngày: 27/06/2025
10 câu đố vui về vũ trụ

10 câu đố vui về vũ trụ

Khoa học ngày nay tiến nhanh đến mức đôi khi bạn khó lòng nhận ra đâu là sự thực, đâu là giả tưởng. 10 tuyên bố sau đây bấp bênh giữa hai trạng thái này. Với mỗi câu, bạn hãy phân biệt thực tế - viễn tưởng, và tì

Đăng ngày: 24/06/2025
Tìm hiểu về hiện tượng Nhật thực và Nguyệt thực

Tìm hiểu về hiện tượng Nhật thực và Nguyệt thực

Trong bài viết dưới đây, chúng ta cùng tìm hiểu xem hiện tượng Nhật Thực, Nguyệt Thực là gì? Tại sao nó lại được những người yêu thích thiên văn học quan tâm đến vậy.

Đăng ngày: 21/06/2025
Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là bao nhiêu?

Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời là bao nhiêu?

Trái Đất và các hành tinh hàng xóm, cùng các tiểu hành tinh, hành tinh lùn, thiên thạch, sao chổi... thuộc hệ Mặt Trời (Thái Dương hệ) với Mặt Trời là trung tâm của hệ này.

Đăng ngày: 21/06/2025
Tiêu điểm
Khoa Học News