في العقد الأخير، أصبح علم الكونيات ضحية نجاحه، حيث أنتجت المسوح الفلكية العملاقة كميات هائلة من البيانات حول توزيع المجرات وبنية الكون. لكن تحويل هذه البيانات إلى قيود دقيقة على نماذج المادة والطاقة يتطلب عادةً محاكاة وحسابات معقدة تستغرق وقتًا طويلاً على الحواسيب الفائقة. الآن، يقدم باحثون في جامعة واترلو أداة جديدة، “إيفورت-جيه إل”، تسمح بإجراء محاكاة كونية وتحليل البيانات على أجهزة الكمبيوتر المحمولة، مما يسرع العملية بشكل كبير.
الأداة، التي تم تطويرها بواسطة فريق بحثي بقيادة الدكتور [اسم الباحث – يمكن تركه فارغًا إذا لم يكن متاحًا]، تهدف إلى جعل أبحاث علم الكونيات أكثر سهولة وفعالية. تتيح هذه التقنية الجديدة للعلماء استكشاف سيناريوهات مختلفة حول تكوين الكون وتطوره في غضون ساعات بدلاً من أيام، وهو ما يمثل قفزة نوعية في هذا المجال. تم نشر نتائج هذه الدراسة في دورية “جورنال أوف كوسمولوجي آند أستروبارتكل فيزكس”.
محاكاة في حاسوب محمول
الفكرة الأساسية وراء “إيفورت-جيه إل” ليست في تبسيط الفيزياء الأساسية، بل في بناء اختصار حسابي ذكي. تعمل الأداة كمحاكاة لنوع من النماذج النظرية المعروفة باسم “نظرية الحقل الفعال للبنية واسعة النطاق”. تهدف هذه النظرية إلى وصف كيفية تجمع المادة، بما في ذلك المادة المظلمة، لتشكيل الشبكة الكونية المعقدة التي نراها اليوم.
تطبيق هذه النظرية مباشرة على البيانات يتطلب حسابات متكررة ومعقدة، خاصةً عند تغيير قيمة أي معامل. قام مطورو “إيفورت-جيه إل” بدمج طرق عددية متقدمة وتقنيات “تهيئة” ذكية للبيانات لتسريع الحسابات مع الحفاظ على مستوى الدقة المطلوب في أبحاث علم الكونيات. هذا يسمح بإجراء تحليلات متعددة بسرعة وفعالية.
وبحسب الباحثين، فإن “إيفورت-جيه إل” يمكن أن تعطي نتائج مماثلة للمحاكاة الثقيلة التي تجرى على الحواسيب العملاقة، ولكن بسرعة أكبر بكثير. الأداة قادرة على التعامل مع البيانات الملوثة أو التي تحتوي على بعض التشوهات، مما يزيد من فائدتها في التطبيقات العملية.
كيف تعمل الأداة؟
تشبه عملية عمل الأداة بمثابة تدريب نموذج سريع على تقليد مخرجات المحاكاة المعقدة. بدلاً من إعادة تشغيل المحاكاة المكلفة في كل مرة يتم فيها تغيير المعاملات، يتم استخدام النموذج المدرب لإنتاج النتائج بسرعة، مع التحكم في نطاق التحليل. وهذا يوفر الوقت والموارد الحاسوبية بشكل كبير.
تعتبر هذه التقنية مهمة بشكل خاص في سياق المشاريع الفلكية الكبيرة التي تنتج كميات هائلة من البيانات، مثل مسح “ديزي” ومهمة إقليدس. تسمح “إيفورت-جيه إل” للباحثين بمعالجة هذه البيانات وتحليلها بكفاءة أكبر، مما يسرع من وتيرة الاكتشافات العلمية.
سيناريوهات جديدة واستكشاف أعمق
تفتح هذه الأداة الباب أمام استكشاف مجموعة واسعة من السيناريوهات الكونية في وقت أقل. كما أنها تدعم استخدام تقنيات إحصائية أكثر تطوراً، مما يتيح للباحثين الحصول على رؤى أعمق حول طبيعة الكون. علم الكونيات يعتمد بشكل كبير على النماذج الإحصائية، والأدوات التي تتيح معالجتها بشكل أسرع تعتبر ذات قيمة عالية.
إضافة إلى ذلك، يرى الباحثون أن هذه التقنية قد تؤدي إلى تحول في طريقة إجراء الأبحاث في علم الكونيات. فبدلاً من الاعتماد على الحواسيب العملاقة، يتمكن الباحثون من إجراء التحليلات على أجهزة الكمبيوتر المحمولة الخاصة بهم، مما يزيد من استقلاليتهم ومرونتهم. وهذا يسهم في تسريع عملية البحث وزيادة الإنتاجية العلمية.
علاوة على ذلك، تتيح هذه الأداة للباحثين إجراء تجارب افتراضية سريعة، واختبار فرضيات مختلفة، ومراجعة النتائج في الوقت الفعلي عند ظهور تفاصيل جديدة في البيانات. وهذا يساعد على تحسين دقة النماذج الكونية وتطوير فهم أعمق لظواهر الكون، بما في ذلك الطاقة المظلمة والمادة المظلمة و توسع الكون.
في المستقبل القريب، يتوقع الفريق أن يتم استخدام “إيفورت-جيه إل” على نطاق واسع من قبل الباحثين في جميع أنحاء العالم. كما يخططون لتطوير الأداة وإضافة المزيد من الميزات والتحسينات، لزيادة فعاليتها وتقديم دعم أفضل للباحثين في مجال علم الكونيات. سيستمرون أيضًا في التحقق من دقة نتائج الأداة ومقارنتها بالنتائج التي تم الحصول عليها باستخدام الطرق التقليدية. الخطوة التالية تتضمن إتاحة الأداة بشكل مفتوح المصدر لجميع الباحثين المهتمين.
