KI ermöglicht vollständige Simulation der Milchstrasse

Forschende haben mithilfe von KI erstmals eine umfassende Simulation der Milchstrasse erstellt. Wie das japanische Forschungsinstitut Riken mitteilt, kann die neue Methode mehr als 100 Milliarden Sterne über einen Zeitraum von 10’000 Jahren akkurat darstellen.

Bisherige Limitationen

Laut Mitteilung konnten bislang selbst die leistungsstärksten Computer höchstens eine Milliarde Sterne abbilden. Der geringste Detailgrad umfasste dabei Pakete von jeweils 100 Sternen. Einzelne Ereignisse, wie beispielsweise eine Sternenexplosion (Supernova), konnte man somit schnell übersehen. Solche Ereignisse erfordern nämlich eine Berechnung in kleinen Zeitschritten. Andernfalls wären die Abstände zwischen den einzelnen Momentaufnahmen zu gross, heisst es weiter.

Generell stellt die benötigte Dauer ein Problem dar: Eine komplette Simulation der Milchstrasse im Zeitraum von über 1 Milliarde Jahre würde mit der alten Methode mehr als 36 Jahre dauern. Die neue Technik soll es nun ermöglichen, nicht nur 100-mal mehr Einzelsterne abzubilden, sondern die Simulation auch 100-mal schneller durchzuführen.

Neue Simulation mit KI

Die Forschenden kombinierten für ihren neuen Ansatz physikalische Simulationen mit einem speziell trainierten KI-Modell. Dieses lernte anhand von Simulationen einer Supernova, die Gasausdehnung in den 100’000 Jahren nach einer solchen Explosion vorherzusagen - und das, ohne dabei Ressourcen des Gesamtmodells zu beanspruchen.

Dank dieser Technik lassen sich nun die Gesamtdynamik der Galaxie und gleichzeitig detaillierte Ereignisse wie Supernovae simulieren. Auch die Rechenzeit verkürzt sich drastisch: Die Simulation dauert so nur noch 115 Tage anstelle der zuvor veranschlagten 36 Jahre. Die Leistungsfähigkeit des Ansatzes habe das Team durch Vergleichsläufe auf anderen Supercomputern bestätigt.

Der neue Ansatz ist aber nicht nur für die Astrophysik von Bedeutung. Auch andere simulationsintensive Bereiche, wie die Wetter-, Ozean- und Klimaforschung, könnten von der Methode profitieren. "Ich glaube, dass die Integration von KI in das Hochleistungsrechnen die Art und Weise, wie wir mehrskalige, multiphysikalische Probleme in den Computerwissenschaften angehen, grundlegend verändern wird", lässt sich Forschungsleiter Keiya Hirashima zitieren.

Die Studie ist als Open-Access-Publikation verfügbar. 

Google und die US-Raumfahrtagentur NASA testeten übrigens einen KI-Medizinassistenten im Weltraum - mehr dazu lesen Sie hier.