當(dāng)前位置： 當(dāng)前位置：首頁(yè) > 休閑 > “深度學(xué)習(xí)”可能會(huì)給超新星爆炸和我們的宇宙起源帶來(lái)新的曙光正文

藝術(shù)家對(duì)超新星爆炸的印象。(圖片來(lái)源:uux.cn/M. Weiss/NASA/CXC via Getty Images)
（神秘的超新地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（羅伯特·李）：天文學(xué)家轉(zhuǎn)向深度學(xué)習(xí)來(lái)模擬大質(zhì)量恒星死亡時(shí)發(fā)生的宇宙爆炸，以提高他們對(duì)星系形成和演化的星爆理解。
研究人員說(shuō)，炸和對(duì)超新星難以模擬的宇宙方面進(jìn)行更精確的建模，可能會(huì)揭示生命所需的起源化學(xué)元素是如何在宇宙中分散的。
這項(xiàng)新的新的曙發(fā)展是由東京大學(xué)天文學(xué)家Keiya Hirashima領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)的工作，他的深度學(xué)習(xí)靈感來(lái)自于首次將深度學(xué)習(xí)應(yīng)用于一項(xiàng)名為黑客馬拉松的活動(dòng)，深度學(xué)習(xí)可以幫助計(jì)算機(jī)識(shí)別各種數(shù)據(jù)集的超新模式。
“天氣是星爆一個(gè)非常復(fù)雜的現(xiàn)象，但最終，炸和它歸結(jié)為流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算，宇宙”平島在一份聲明中說(shuō)。起源“所以，新的曙我想知道我們是深度學(xué)習(xí)否可以修改用于天氣預(yù)報(bào)的深度學(xué)習(xí)模型，并將其應(yīng)用于另一個(gè)流體系統(tǒng)，但這個(gè)系統(tǒng)存在于更大的規(guī)模上，我們無(wú)法直接進(jìn)入——我的研究領(lǐng)域，超新星爆炸。”
超新星如何將幾代恒星聯(lián)系在一起
在它們的生命中，恒星通過(guò)核聚變?cè)趦?nèi)核中鍛造化學(xué)元素，核聚變將較輕元素的原子撞在一起，產(chǎn)生較重的元素，質(zhì)量差作為能量釋放出來(lái)，使恒星發(fā)光。恒星的質(zhì)量越大，它所能鍛造的元素就越重——但是所有的星體都有其極限。
當(dāng)一顆恒星不再能夠鍛造后來(lái)更重的元素時(shí)，核聚變就停止了，結(jié)果，數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億年來(lái)保護(hù)恒星免受自身重力向內(nèi)擠壓的向外壓力也停止了。隨著恒星內(nèi)核的坍縮，外層在一次稱為超新星的大爆炸中向外拋出。這將恒星一生中制造的豐富元素?cái)U(kuò)散到了深空。
這種物質(zhì)最終會(huì)進(jìn)入下一代恒星和圍繞它們運(yùn)行的行星。最終，這種恒星物質(zhì)被整合到那些世界上發(fā)生進(jìn)化的任何生命形式中——例如，人類。這意味著超新星對(duì)破譯我們的起源故事至關(guān)重要。
超新星如此強(qiáng)大，以至于它們對(duì)周圍的星系也有巨大的影響，這意味著它們是除化學(xué)富集之外的星系進(jìn)化方面的關(guān)鍵角色。因此，了解超新星的行為是了解星系如何隨時(shí)間變化的關(guān)鍵。
“問(wèn)題是計(jì)算超新星爆炸的方式需要時(shí)間。目前，許多長(zhǎng)時(shí)間跨度的星系模型通過(guò)假設(shè)超新星以完美的球形方式爆炸來(lái)簡(jiǎn)化事情，因?yàn)檫@相對(duì)容易計(jì)算，”Hirashima說(shuō)。“然而，在現(xiàn)實(shí)中，它們是相當(dāng)不對(duì)稱的。形成爆炸邊界的物質(zhì)外殼的某些區(qū)域比其他區(qū)域更復(fù)雜。”
深度學(xué)習(xí)的應(yīng)用幫助科學(xué)家們確定了爆炸的哪些部分在模擬過(guò)程中需要更多的關(guān)注，哪些需要更少的關(guān)注。這確保了最佳精度，同時(shí)也減少了計(jì)算所需的總時(shí)間。
“這種劃分問(wèn)題的方式被稱為哈密頓分裂，”平島補(bǔ)充道。“我們的新模型3D-MIM可以將計(jì)算10萬(wàn)年超新星演化的計(jì)算步驟減少99%。因此，我認(rèn)為我們也將真正幫助減少瓶頸。”
這聽(tīng)起來(lái)可能很簡(jiǎn)單，但深度學(xué)習(xí)需要深度訓(xùn)練，為了訓(xùn)練系統(tǒng)，團(tuán)隊(duì)必須運(yùn)行數(shù)百次模擬，這需要數(shù)百萬(wàn)小時(shí)的計(jì)算機(jī)時(shí)間。巨大的努力是值得的，該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在希望用于創(chuàng)建3D-MIM的方法可以應(yīng)用于影響星系演化的其他天體物理現(xiàn)象。這包括稱為星爆區(qū)的大型星系恒星形成區(qū)的誕生。
該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)將3D-MIM應(yīng)用于恒星生命的結(jié)束，現(xiàn)在也可以將相同的模型應(yīng)用于它們生命的開(kāi)始，從而更好地模擬恒星的誕生。
該團(tuán)隊(duì)的研究于上月在線發(fā)表在《皇家天文學(xué)會(huì)月報(bào)》雜志上。