นักวิทย์จำลองดาวทุกดวงในทางช้างเผือกสำเร็จเป็นครั้งแรกด้วยพลัง AI

ทางช้างเผือกของเรานั้นกว้างใหญ่ไพศาล เต็มไปด้วยดาวฤกษ์กว่า 1 แสนล้านดวง ซึ่งแต่ละดวงก็มีวิถีชีวิตตั้งแต่ถือกำเนิดจนถึงจุดจบที่แตกต่างกันไป นักดาราศาสตร์ฝันมานานแล้วว่าอยากจะสร้าง "Digital Twin" หรือฝาแฝดดิจิทัลของกาแล็กซีเราเพื่อเอามาทดสอบทฤษฎีการกำเนิดและวิวัฒนาการต่าง ๆ แต่ฝันนั้นก็มักจะพังทลายลงเมื่อเจอกับกำแพงที่มองไม่เห็น นั่นคือขีดจำกัดของพลังการประมวลผลคอมพิวเตอร์ที่ไม่สามารถรับมือกับข้อมูลมหาศาลขนาดนั้นได้

แต่ล่าสุด กำแพงนั้นได้ถูกทลายลงแล้ว เมื่อทีมนักวิจัยนำโดย Keiya Hirashima จาก RIKEN ได้ทำสิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นไปไม่ได้ให้เกิดขึ้นจริง นั่นคือการสร้างแบบจำลองที่แสดงผลดาวฤกษ์ "ทุกดวง" ในทางช้างเผือกตลอดช่วงเวลา 1 หมื่นปี ซึ่งถือเป็นครั้งแรกของโลกวิทยาศาสตร์ โดยผลงานชิ้นโบแดงนี้เกิดจากการจับมือกันอย่างลงตัวระหว่างเทคโนโลยีปัญญาประดิษฐ์ (AI) และแบบจำลองฟิสิกส์แบบดั้งเดิม

ปัญหาในอดีตไม่ใช่แค่เรื่องจำนวนดาวที่มหาศาล แต่เป็นเรื่องของความละเอียด แบบจำลองเดิม ๆ มักจะใช้วิธี "เหมาเข่ง" คือรวมดาวประมาณ 100 ดวงให้เป็นอนุภาคเดียวเพื่อประหยัดแรงเครื่อง ทำให้รายละเอียดเล็ก ๆ น้อย ๆ อย่างการระเบิด Supernova หายไป แต่ถ้าจะคำนวณละเอียดระดับดวงต่อดวงด้วยวิธีเดิม อาจจะต้องใช้เวลาประมวลผลนานถึง 36 ปี สำหรับการจำลองวิวัฒนาการกาแล็กซีเพียง 1 พันล้านปี ซึ่งในทางปฏิบัติมันเป็นไปไม่ได้เลยและเปลืองพลังงานแบบสุด ๆ

ทางออกของเรื่องนี้คือการใช้ Deep Learning Surrogate Model หรือโมเดลตัวแทนที่เรียนรู้เชิงลึก ทีมงานได้สอน AI ให้เข้าใจพฤติกรรมของก๊าซหลังการเกิด Supernova ทำให้ AI สามารถจัดการกับการคำนวณฟิสิกส์ที่ซับซ้อนในช่วงเวลาสั้น ๆ ได้อย่างรวดเร็ว โดยไม่ต้องดึงให้ทั้งระบบทำงานช้าลง ผลลัพธ์ที่ได้คือน่าทึ่งมาก จากเดิมที่ต้องรอ 36 ปี ตอนนี้ใช้เวลาเหลือเพียง 115 วันเท่านั้น

ความแม่นยำของระบบนี้ได้รับการยืนยันแล้วจากการทดสอบบน Supercomputer ระดับโลกอย่าง Fugaku ของ RIKEN และ Miyabi ของ University of Tokyo ซึ่งนอกจากจะช่วยไขปริศนาจักรวาลแล้ว เทคนิคนี้ยังสามารถนำไปประยุกต์ใช้กับศาสตร์อื่นที่มีความซับซ้อนสูงได้อีกด้วย ไม่ว่าจะเป็นวิทยาศาสตร์ภูมิอากาศ (Climate Science) หรือการพยากรณ์อากาศ ที่ต้องเชื่อมโยงข้อมูลจากระดับโมเลกุลไปจนถึงระดับดาวเคราะห์

นับเป็นก้าวสำคัญที่ทำให้เราเข้าใกล้ความเข้าใจในบ้านหลังใหญ่ที่ชื่อว่าทางช้างเผือกมากขึ้นอีกขั้น แถมยังประหยัดไฟและเวลาไปได้โข งานนี้เหล่า Supercomputer คงแอบขอบคุณ AI กันยกใหญ่ที่ไม่ต้องทำงานหนักจนวงจรไหม้ไปซะก่อน