Yeni yapay zeka tabanlı Samanyolu simülasyonu, araştırmacılara galaksinin oluşumu ve gelişimi hakkında daha önce ulaşılmamış bir detay seviyesi sunuyor. Model, 10 bin yıllık evrim boyunca her bir yıldızın hareketini takip ederek astrofizikçilerin uzun süredir hedeflediği çözünürlüğe ulaşıyor.

Daha önceki en gelişmiş simülasyonlar, yıldızları gruplar hâlinde ele aldığı için galaksinin büyümesini şekillendiren küçük ölçekli fizik süreçleri yeterince hassas şekilde modellenemiyordu. Yeni yöntem ise bu yaklaşımı kökten değiştiriyor: Derin öğrenme ile klasik fizik tabanlı hesaplamaları bir araya getiren ekip, galaksi düzeyinde 100 kat fazla yıldızla çalışan ve çok daha hızlı sonuç veren modeller üretmeyi mümkün kıldı.

Galaksiyi simüle etmek neden bu kadar zor?

Samanyolu’nun nasıl ortaya çıktığını anlamak için bilim insanlarının, galaksinin büyük yapısından tekil yıldızlara ve süpernova patlamalarına kadar uzanan tüm süreçleri aynı anda hesaba katabilen modellere ihtiyacı bulunuyor. Ancak yerçekimi, gaz hareketi, kimyasal zenginleşme ve patlayıcı yıldız ölümleri gibi süreçlerin her biri farklı zaman ölçeklerinde gerçekleştiğinden modellemesi oldukça karmaşık.

Özellikle süpernova patlamaları gibi kısa süreli olaylar, simülasyonların çok küçük zaman adımlarıyla ilerlemesini gerektiriyor. Bu da hesaplamaları ağırlaştırarak galaksinin milyar yıllık geçmişini modellemeyi neredeyse imkânsız hâle getiriyor.

Yapay zeka devreye giriyor

Araştırmayı, RIKEN iTHEMS’ten Keiya Hirashima’nın liderliğindeki Japonya, Tokyo Üniversitesi ve Barselona Üniversitesi’nden bilim insanları yürüttü. Çalışma kısa süre önce SC’25 adlı yüksek performanslı hesaplama konferansında sunuldu.

Ekip, problemi çözmek için derin öğrenme tabanlı bir vekil model geliştirdi. Süpernova patlamalarının yüksek çözünürlüklü simülasyonlarıyla eğitilen yapay zeka, bir patlama sonrasında gazın 100.000 yıl boyunca nasıl dağıldığını öngörebiliyor. Böylece ana simülasyon hem tekil süpernova ayrıntılarını koruyor hem de çok daha hızlı çalışabiliyor. Yöntemin doğrulaması, Japonya’daki Fugaku süper bilgisayarı ve Tokyo Üniversitesi’nin Miyabi sistemiyle yapıldı.

Bu yaklaşım sayesinde, ilk kez yıldız ölçeğinde gerçek çözünürlüğe ulaşan tam ölçekli bir Samanyolu modeli üretildi. Artık galaksinin 1 milyon yıllık evrimi yalnızca 2,78 saat sürüyor. Bu da geçmişte 36 yıl gerektiren bir milyar yıllık galaktik tarihin yalnızca yaklaşık 115 günde simüle edilebileceği anlamına geliyor.

‘Bilimsel keşiflerde yeni dönem’

Bu gelişme, astrofizik alanında önemli bir dönüm noktası olmakla kalmayıp çok farklı bilim dalları için de yeni kapılar aralıyor. Çalışmada, benzer yöntemlerin evrenin büyük ölçekli yapısının oluşumu, kara deliklerin madde çekiş süreçleri, hava durumu ve iklim modelleri gibi birçok alanda kullanılabileceği belirtiliyor.

Yapay zeka destekli hibrit modellerin hem hız hem de doğruluk açısından ciddi avantajlar sağlaması bekleniyor. Hirashima, yüksek performanslı hesaplamalarla yapay zekanın birleştirilmesinin çok ölçekli bilimsel problemlere yaklaşımda temel bir dönüşüm oluşturduğunu vurguluyor.

Ayrıca, yapay zekayla hızlandırılan simülasyonların artık sadece örüntü tanımanın ötesine geçen, gerçek bilimsel keşif aracına dönüştüğünü ve galaksimizde yaşamın kökeninde yer alan elementlerin nasıl ortaya çıktığını anlamaya katkı sağladığını ifade ediyor.

Araştırma ekibinin sonraki hedefi ise yöntemin daha büyük sistemlere uyarlanması ve Dünya sistemi modellemelerinde nasıl kullanılabileceğinin araştırılması.