Самый мощный суперкомпьютер Японии симулирует темную энергию
Японский суперкомпьютер Fugaku помог ученым приблизиться к разгадке природы темной энергии. На нем провели серию крупнейших за всю историю космологических симуляций, чтобы понять, действительно ли эта загадочная сила, ускоряющая расширение Вселенной, постоянна или может меняться со временем.
Суперкомпьютер Fugaku построен на тысячах процессоров A64FX с архитектурой ARM, которые объединены в один огромный вычислительный кластер. Каждый процессор имеет высокоскоростную память HBM2 и много ядер для параллельной работы, благодаря чему одновременно обрабатываются миллиарды операций. С такой конструкцией Fugaku может выполнять сложнейшие симуляции космоса, погоды и искусственного интеллекта с невероятной скоростью, выполняя сотни триллионов операций в секунду.
В работе участвовали исследователи из Японии, США и Испании. Они сравнили три модели: классическую, где темная энергия никак не меняется, и две с динамической, предполагающей ее эволюцию. В одном варианте ее параметры зафиксировали, в другом — добавили данные прибора DESI, показавшие чуть более высокую плотность материи, отличающуюся на 10%.
Сама по себе изменчивость темной энергии почти не сказалась на формировании крупных структур. Но модель с повышенной плотностью вещества дала заметный результат: в ранней Вселенной появлялось до 70% больше массивных скоплений галактик. Такой эффект объясняется более сильным гравитационным притяжением.
Ученые также проанализировали следы древних акустических волн — остаточные рябь вещества и излучения (BAO). В расширенной модели их масштаб сместился примерно на 3,7% в сторону меньших значений. Этот сдвиг оказался близким к наблюдениям DESI, что добавило веса гипотезе о том, что темная энергия может быть не константой.
Проект стал возможен благодаря вычислительным возможностям Fugaku. Система, созданная Riken и Fujitsu, построена на чипах A64FX с архитектурой ARM. В ней задействовано свыше 150 000 процессорных ядер. Пиковая мощность — около 442 пфлопс, что позволило моделировать объемы, в восемь раз превышающие прошлые исследования. Миллиарды частиц симулировали N-тела.
Fugaku еще недавно возглавлял рейтинг самых быстрых суперкомпьютеров мира, пока в 2022 году его не обогнал американский Frontier. Сейчас Япония строит систему FugakuNEXT, чтобы выйти на зеттафлопсный уровень и предоставить новые возможности для исследований ИИ, климатических моделей и космологии.
Расчеты не доказывают, что темная энергия точно изменяется, но показывают: при корректировке некоторых параметров Вселенной динамическая модель становится не менее реальнее стандартной. Это значит, что наше понимание космоса может измениться с получением новых данных от обсерваторий.
Ранее мы писали о том, что мельчайшие магнитные колебания могут менять плазму.
