Des chercheurs japonais ont développé la première simulation de la Voie lactée qui suit plus de 100 milliards d’étoiles individuelles en combinant l’intelligence artificielle avec des capacités de calcul intensif. Présenté lors de la conférence de calcul intensif SC ’25 à Saint-Louis, le modèle simule 10 000 ans d’évolution galactique et fonctionne 100 fois plus rapidement que les techniques précédentes pour répondre aux limites informatiques de la modélisation des structures cosmiques à grande échelle. Les simulations antérieures ont atteint l’état de l’art en gérant des galaxies dont la masse stellaire équivaut à environ un milliard de soleils, ce qui ne représente qu’un centième de la population stellaire réelle de la Voie lactée. Ces efforts reposaient sur des méthodes conventionnelles basées sur la physique qui nécessitent une puissance de traitement importante. Par exemple, de telles approches nécessitent 315 heures pour calculer un million d’années d’évolution galactique. Étendre cela à une période d’un milliard d’années nécessiterait plus de 36 ans de calculs continus, ce qui rendrait les simulations à grande échelle de la Voie lactée peu pratiques pour la plupart des délais de recherche. Cette avancée découle d’un modèle de substitution d’apprentissage en profondeur formé à l’aide de simulations à haute résolution d’événements de supernova. Cet élément d’intelligence artificielle acquiert la capacité de prévoir l’expansion du gaz sur les 100 000 ans suivant l’explosion d’une supernova. Ce faisant, il élimine le besoin de nombreuses petites étapes de temps gourmandes en ressources dans le processus global de simulation tout en préservant la précision des résultats physiques. L’équipe de recherche a déployé ce système sur 7 millions de cœurs de processeur, en utilisant le supercalculateur Fugaku de RIKEN aux côtés du système Miyabi de l’Université de Tokyo, pour atteindre ces efficacités. Avec cette configuration, le temps de simulation est tombé à 2,78 heures pour chaque million d’années d’évolution, permettant à une projection s’étendant sur un milliard d’années de se réaliser en environ 115 jours. Hirashima a déclaré : « L’intégration de l’IA au calcul haute performance marque un changement fondamental dans la façon dont nous abordons les problèmes multi-échelles et multi-physiques dans les sciences informatiques. » Il a souligné les utilisations potentielles dans la modélisation climatique, la prévision météorologique et l’océanographie, où des défis surviennent lorsqu’il s’agit de relier des phénomènes à petite échelle à une dynamique de système plus large. La simulation qui en résulte permet aux scientifiques de suivre l’émergence d’éléments vitaux à la vie tout au long de l’histoire de la galaxie. Cette capacité donne un aperçu des processus d’évolution chimique qui ont contribué à la formation de planètes ressemblant à la Terre.
