Symulacja wszechświata na nieznaną skalę. Nowa era rzeczywistości

Superkomputer „Frontier” – niezwykłe narzędzie do symulacji wszechświata

Superkomputer „Frontier”, do niedawna najszybsza maszyna na świecie, został wykorzystany do przeprowadzenia symulacji wszechświata. Obecnie zajmuje drugie miejsce pod względem szybkości, ale nadal imponuje swoją mocą, wykonując aż 1,1 kwintyliona (czyli 1 100 000 000 000 000 000) operacji na sekundę.

To właśnie dzięki tej ogromnej mocy obliczeniowej naukowcy mogą symulować wszechświat. W rzeczywistości pierwsza symulacja została zaprojektowana już 15 lat temu i nosi nazwę HACC, czyli Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code. Jest to zaawansowane oprogramowanie, które pozwala symulować ewolucję struktury Wszechświata na niewyobrażalną skalę. HACC potrafi modelować ruchy miliardów cząstek, co umożliwia badanie formowania się galaktyk, wpływu ciemnej materii i energii oraz wielu innych kluczowych procesów kosmologicznych.

Początkowo oprogramowanie HACC działało na mniej wydajnych superkomputerach. Wśród projektów wykorzystujących te maszyny znajdują się symulacje nazwane na cześć planet z uniwersum „Star Trek”. Na przykład Qo’noS opierała się na standardowym modelu kosmologicznym, uwzględniając istnienie ciemnej energii i materii. Vulcan badała wpływ masywnych neutrin, a Ferenginar testowała, jak zmieniająca się w czasie ciemna energia wpływa na Wszechświat. Wyniki tych badań wykazały, że zmienna ciemna energia mogła powodować większe grupowanie się galaktyk we wczesnym Wszechświecie.

Choć symulacje te były niezwykle szczegółowe, brakowało im kompleksowości – nie uwzględniały na przykład grawitacji czy innych fundamentalnych sił.

Polecamy: Astronomia AI zmienia badania Słońca. Będzie szybciej i precyzyjniej

Symulacja wszechświata i potrzeba szybszego komputera – narodziny ExaSky

Naukowcy potrzebowali więc szybszego komputera, który umożliwi symulację Wszechświata na większą skalę – o wiele większą. Tu z pomocą przyszedł wart 1,8 miliarda dolarów superkomputer ExaSky.

Standardowy model kosmologiczny to obecnie najlepsze naukowe wyjaśnienie, jak powstał i ewoluuje Wszechświat. Zakłada, że wszystko zaczęło się około 13,8 miliarda lat temu od Wielkiego Wybuchu – gwałtownego rozszerzenia przestrzeni i materii. Model ten opisuje, jak Wszechświat ochładzał się, formowały się atomy, gwiazdy i galaktyki, a także jak dziś nadal się rozszerza. Zakłada również istnienie trzech podstawowych składników kosmosu: ciemnej materii, ciemnej energii oraz materii barionowej. Ta ostatnia, z której zbudowani jesteśmy my i wszystko, co widzimy, stanowi zaledwie 5 procent materii i energii we Wszechświecie.

Symulacje przeprowadzone przez naukowców z Oak Ridge Laboratory zostaną udostępnione społeczności akademickiej. Dzięki nim badacze będą mogli zgłębiać naturę ciemnej materii, siłę ciemnej energii oraz analizować alternatywne modele grawitacji.

Fakt, że już teraz jesteśmy w stanie symulować zachowanie się cząstek w całym znanym nam Wszechświecie, budzi filozoficzne i egzystencjalne pytania. Skoro moc obliczeniowa komputerów stale rośnie, a wraz z nią poziom szczegółowości symulacji, to kiedy i gdzie ten rozwój osiągnie swój kres? Czy w takim razie możemy wykluczyć, że sami nie żyjemy w symulacji?

Polecamy: HOLISTIC NEWS: Zmyślone badania, fałszywe wyniki. Nauka padła ofiarą oszustów #OBSERWACJE

Symulacje życia na Ziemi – gdzie kończy się rzeczywistość?

Być może tylko życie na Ziemi jest elementem symulacji. Już teraz naukowcy prowadzą symulacje, które odtwarzają procesy biologiczne i klimatyczne na naszej planecie. Za ich pomocą odtwarzają także procesy zachodzące w biosferze, a nawet symulują w niewielkiej skali życie ludzkie. Przykładem mogą być tzw. mikrosymulacje, które pomagają przewidywać wskaźniki urodzeń i zgonów czy kierunki migracji.

Jednym z takich modeli jest DYNAMIS-POP, który jest mikrosymulacją zjawisk społeczno-demograficznych w kontekście krajów rozwijających się. Model opiera się na dostępnych danych z wielu krajów na całym świecie i umożliwia wszechstronne modelowanie dynamiki populacji.

Trzeba jednak pamiętać, że symulowanie życia ludzi na Ziemi jest możliwe tylko w ograniczonym zakresie. Nie jesteśmy w stanie stworzyć symulacji, która w pełni obejmowałaby interakcje społeczne, emocje czy wpływ środowiska na ludzi.

Matrix – fikcja czy przyszłość symulacji?

Innym pytaniem, które pojawia się przy okazji symulacji życia, jest to, czy moglibyśmy stworzyć symulację na wzór tej przedstawionej w filmie „Matrix”. Obecne superkomputery, mimo swojej ogromnej mocy obliczeniowej, nie są jeszcze w stanie tego zrobić i przez długi czas nie będą.

Futurolog Ray Kurzweil twierdzi, że około 2053 roku komputery przewyższą nasze mózgi pod względem mocy obliczeniowej. To wydarzenie może zbliżyć nas do stworzenia bardziej zaawansowanych symulacji, które obecnie pozostają w sferze science fiction.

Polecamy: Bezpieczna stymulacja mózgu. Rewolucja w neurologii