Symulacja Uniwersum - czy wszechświat jest informacją?

Symulacja Uniwersum może dokonać się w zasobach superkomputera, który jest w stanie przeprowadzić symulację komputerową dla powstania naszego Wszechświata. Czy taki proces jest w ogólności możliwy, aby dokładnie odtworzyć krok po kroku wszystko to, co wydarzyło się od pierwszej chwili powstania naszego Wszechświata? Czy jesteśmy w stanie stworzyć taki komputer, który będzie w stanie zasymulować powstanie naszego Wszechświata? Wydaje się, że takie wyzwanie może sprostać tylko komputer kwantowy.

Technologia komputerów kwantowych nie jest jeszcze w pełni dojrzała. Symulacja komputerowa bazuje więc na komputerach, na superkomputerach, które przetwarzają dane sekwencyjnie. Oczywiście zastosowane algorytmu mogą zorganizować odpowiednio przetwarzania danych w taki sposób, aby jak najbardziej zoptymalizować wykorzystanie zasobów superkomputera. Zatem Moc obliczeniowa ma obecnie dość kluczowe znaczenie.

Symulacja Wszechświata jest ogromnym wyzwaniem dla superkomputerów i programistów. Problemy do rozwiązania w tej dziedzinie nie przekładają się wprost do możliwości wydajnościowych samych superkomputerów, lecz również, a może przede wszystkich, od przyjętych założeń i uproszczeń, jakie będą analizowane przez zasoby obliczeniowe superkomputera. Liczba przetwarzanych danych jest kluczowa w poszukiwaniu rozwiązania na każdym etapie projektu. Również proces Modelowania matematycznego jest sporym wyzwaniem. Niektóre przygotowania trwają kilka miesięcy, a niektóre kilka lat - na przykład budowa superkomputera.

Astronomia wciąż skrywa wiele zagadek. Aby je rozwikłać, naukowcy stosują dwutorowe podejście: obserwacje i teoretyczne dywagacje. Realną pomocą są także symulacje komputerowe, które pozwalają zweryfikować wiarygodność tworzonych teorii. Najnowsza z nich to AbacusSummit, stworzona przez Centrum Astrofizyki Obliczeniowej (CCA) Instytutu Flatiron oraz Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) - więcej w artykule w linku.

O ciekawym doświadczeniu w obszaru symulacji komputerowej, które próbuje zamodelować nasz Wszechświat można przeczytać w artykule poniżej. Tego typu symulacja wymagają ogromnych nakładów finansowych. Koszty to nie tylko superkomputer i utrzymanie tego typu systemu informatycznego, ale przede wszystkim praca wielu specjalistów z różnych Dyscyplin naukowych.

Symulacja wszechświata na nieznaną skalę. Nowa era rzeczywistości

Naukowcy z Oak Ridge National Laboratory użyli drugiego najszybszego komputera na świecie do opracowania symulacji wszechświata. Jest to największe tego typu przedsięwzięcie w historii, a jego celem jest testowanie standardowego modelu kosmologicznego.

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.

Symulacja Uniwersum - symulacja naszego Wszechświata.

Źródło ilustracji: https://holistic.news/symulacja-wszechswiata-staje-sie-rzeczywistoscia-to-rewolucja/

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.

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?

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.

Źródło: https://holistic.news/symulacja-wszechswiata-staje-sie-rzeczywistoscia-to-rewolucja/

Jak można zauważyć droga do oczekiwanych rezultatów symulacji naszego Wszechświata z pewnością jest już rozpoczęta. Wiele jeszcze jest do zrobienia. Nasza Koncepcja Przestrzeni Kwantowej jest również pewną propozycję na powstanie naszego Wszechświata. Być może już wkrótce będziemy mogli dysponować odpowiednią mocą obliczeniową, która mogłaby zasymulować powstanie naszego Wszechświata według naszej koncepcji. Również symulacja komputerowa mogłaby obejmować inną interpretację naszego pojęcia "czasu".

Marek Ożarowski