Ο υπερυπολογιστής Frontier, ο οποίος κατείχε τον τίτλο του ταχύτερου υπερυπολογιστή στον κόσμο μέχρι πρόσφατα, έχει ξεκινήσει την πιο σύνθετη προσομοίωση του Σύμπαντος που έχει πραγματοποιηθεί ποτέ.
Στόχος αυτής της προσομοίωσης είναι η διερεύνηση του φαινομένου που ονομάζεται «κοσμολογική υδροδυναμική», μια διαδικασία που μελετά την αλληλεπίδραση και τις δυνάμεις του Σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα.
Ο Frontier, που βρίσκεται στο Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge στις ΗΠΑ, είναι ένας υπερυπολογιστής εξαιρετικής δύναμης, ικανός να πραγματοποιεί μέχρι 1,1 exaFLOPS (1,1 quintillion υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο). Ο υπολογιστής είναι κατασκευασμένος με 9.472 επεξεργαστές AMD και 37.888 μονάδες γραφικών AMD, και παρέμεινε ο ταχύτερος μέχρι την έλευση του El Capitan, που τον ξεπέρασε τον Νοέμβριο του 2024 με τα 1.742 exaFLOPS.
Η προσομοίωση που εκτελείται στον Frontier, γνωστή ως HACC (Hardware/Hybrid Accelerated Cosmology Code), χρησιμοποιείται για να μοντελοποιήσει την εξέλιξη του Σύμπαντος και να εξετάσει κοσμολογικά περιβάλλοντα που περιλαμβάνουν τη σκοτεινή ύλη και την σκοτεινή ενέργεια. Η αρχική ανάπτυξή του ξεκίνησε περίπου 15 χρόνια πριν και πλέον χρησιμοποιείται σε υπερυπολογιστές υψηλότερης κλίμακας, όπως ο Frontier, για την προσομοίωση πιο πολύπλοκων φαινομένων.
Οι προσομοιώσεις της ομάδας Argonne του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ, που επικεντρώνονται σε διαφορετικά κοσμολογικά περιβάλλοντα, χρησιμοποιούν το HACC για να εξετάσουν, μεταξύ άλλων, την αλληλεπίδραση σκοτεινής ενέργειας και σκοτεινής ύλης. Η ανάλυση του ΗACC στον Frontier δείχνει την ικανότητα του υπερυπολογιστή να κάνει αυτές τις προσομοιώσεις 300 φορές ταχύτερα από ότι ήταν δυνατόν με τον παλαιότερο υπερυπολογιστή Titan.
Η κύρια πρόκληση είναι η προσομοίωση των βαρυονίων και άλλων φυσικών δυνάμεων, πέρα από τη βαρύτητα, γεγονός που καθιστά αυτές τις προσομοιώσεις μοναδικές στο είδος τους. Οι ερευνητές αναμένουν να χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα για να εξάγουν συμπεράσματα για τη φύση της σκοτεινής ύλης, της σκοτεινής ενέργειας και ακόμη και για εναλλακτικά μοντέλα βαρύτητας, όπως η Τροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική (MOND).
Αυτές οι προσομοιώσεις επιτρέπουν στους επιστήμονες να συγκρίνουν τα αποτελέσματα με παρατηρήσεις από πραγματικές αστρονομικές έρευνες, όπως η Sloan Digital Sky Survey, προσφέροντας μια μοναδική ευκαιρία να αναλύσουν τη δημιουργία του Σύμπαντος. Οι προσομοιώσεις αυτές θέτουν και ένα φιλοσοφικό ερώτημα: Αν η υπολογιστική ισχύς συνεχίσει να εξελίσσεται, πού ακριβώς θα φτάσουμε με την κατανόηση του Σύμπαντος; Ίσως, όπως κάποιοι επιστήμονες προτείνουν, ζούμε ήδη σε μια προσομοίωση, δημιουργημένη από άλλους ή και από εμάς τους ίδιους.