隨著天文學家收集的信息比以往任何時候都多，研究宇宙因此成為一項更加複雜的任務。新的創新正在改變這一現實。現在，研究人員已經開發出一種使用筆記本電腦和僅需幾個小時的處理時間來分析大量宇宙數據集的方法。
領導這項工作的是滑鐵盧大學滑鐵盧天體物理中心的博士後研究員 Marco Bonici 博士。 Bonici 和一個國際團隊創立了 Effort.jl，它代表 有效場論或代表性場論– 該工具採用先進的數值技術和智能預處理方法，提供出色的計算性能。同時保持宇宙學所需的精度。該團隊將其設計為大型結構有效場論 (EFTofLSS) 的強大模擬器，使研究人員能夠比以往更有效地處理海量數據集。
將挫折轉化為創新
Effort.jl 的想法源於 Bonici 在耗時的計算機模型方面的經驗。每次他都會調整一個參數。可能需要幾天的額外計算才能看到結果。這一挑戰激勵他創建更快、更靈活的解決方案。它可以在幾小時而不是幾天內處理此類調整。
“使用 Effort.jl 使我們能夠在 EFTofLSS 等模型中運行複雜的數據集，而這在以前需要大量的時間和計算能力，”Bonici 解釋道。 “隨著 DESI 和 Euclid 等項目擴展了我們對宇宙的了解，並為調查創建了更大的天文數據集，Effort.jl 使研究人員能夠更快、更便宜地多次分析數據，同時根據數據差異進行微小的更改。”
更智能的模擬，更快的宇宙
Effort.jl 屬於一組名為 模擬器– 這些是訓練有素的計算快捷方式。這模擬了大型資源密集型模擬的行為。但它的工作速度要快得多。通過使用模擬器，科學家可以在幾分之一秒內探索許多可能的宇宙情況。並使用梯度採樣等先進技術來研究更複雜、更高效的物理模型。
Bonici 說：“我們能夠通過將 Effort.jl 的預測與 EFTofLSS 的預測進行調整來驗證它們。” “誤差很小，這表明 Effort.jl 的計算結果非常穩健。Effort.jl 還可以處理數據失真等觀測特徵，並且可以輕鬆定制以滿足研究人員的需求。”
人類的專業知識仍然很重要。
儘管 Effort.jl 的功能令人印象深刻，但它並不能替代科學理解。宇宙學家在確定參數方面仍然發揮著關鍵作用。結果解釋和物理理解的應用以確保有意義的結論。專家知識和計算能力的結合使得該系統如此強大。
展望未來，Effort.jl 預計將使用更大的宇宙學數據集。並與其他分析工具配合使用研究人員還看到了該方法在天體物理學以外領域的潛力。這包括天氣和氣候建模。
論文“Effort.jl：宇宙大尺度結構有效場論的快速、可微模擬程序”發表於 宇宙學與天文學粒子物理學雜誌–
