إليكم إحدى أهم الخطوات في عالم التكنولوجيا، خطوة تعد إنجازًا مذهلاً في مجال التكنولوجيا والعلوم. حيث أجرى ثاني أسرع حاسوب عملاق في العالم أكبر محاكاة للكون على الإطلاق، والتي تمثل قفزة نوعية في فهمنا للأجرام الثانوية وتاريخ الكون. وهذه المحاكاة تعتمد على محاكاة مليارات المجرات والنجوم باستخدام خوارزميات معقدة ودقة غير مسبوقة بهدف استكشاف الألغاز الكونية مثل المادة المظلمة والطاقة المظلمة. ويبرز هذا المشروع الدور الحاسم للتكنولوجيا المتقدمة في دفع حدود المعرفة البشرية. ويعد إنجازًا يفتح آفاقًا جديدة للتعاون بين العلماء والمهندسين في رحلة فك أسرار الكون اللامتناهي. ومن خلال هذا المقال، سوف نوضح لكم التفاصيل عن أسرع حاسوب عملاق وعن المحاكاة التي أجرها للكون.
ثاني أسرع حاسوب عملاق في العالم يجري أكبر محاكاة للكون على الإطلاق
في أكبر محاكاة للكون على الإطلاق، تمكن حاسوب فرونتير العملاق، ثاني أسرع حاسوب فائق في العالم. من تحقيق إنجاز علمي هائل بتنفيذ أكبر محاكاة حاسوبية للكون حتى الآن. تهدف هذه المحاكاة إلى دراسة ديناميكيات المياه الكونية. وهو مصطلح يستخدمه العلماء لوصف التفاعلات الفيزيائية المعقدة في الكون. يمتاز هذا الحاسوب بقدرته على إجراء ما يصل إلى 1.1 إكسافلوبس، أي ما يعادل 1.1 كوينتيليون عملية حسابية في الثانية، مما يجعله أداة أساسية لدراسة تطور المجرات والظواهر الكونية غير المفهومة بالكامل.
تصميم الحاسوب العملاق فرونتير
حاسوب فرنتير هو أحد أقوى الحواسيب العملاقة في العالم، ويعتمد على 9472 وحدة معالجة مركزية CPU من شركة AMD. بالإضافة إلى معالج رسومي من نفس الشركة. هذا التصميم المتطور يسمح له بإجراء 1.1 إكسافلوبس من العمليات الحسابية في الثانية، مما يجعله قادرًا على التعامل مع محاكاة معقدة للكون. ويعتبر فرنتير جهازًا فائق السرعة ضمن فئة الحواسيب الإكساسكيل. وهو مخصص للأبحاث العلمية في مجالات البحث الفلك وعلم الكونيات. ورغم أنه كان في صدارة الحواسيب العملاقة، فقد تفوق على حاسوب إل كابيتان في نوفمبر 2024 ليحصل على المركز الأول.
برنامج HACC أداة محاكاة الكون
هذا البرنامج هو الرمز الخاص بمحاكاة تطور الكون، وهو أداة حاسوبية متطورة. تم تطويرها منذ حوالي 15 سنة للمحاكاة الخاصة بالتفاعلات النووية المعقدة. يعتمد البرنامج على تقنيات متقدمة تحاكي تأثيرات الجاذبية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة في الكون. استخدم الفريق العلمي هذا البرنامج على حواسيب عملاقة مثل سوميت وفرونتير لتقديم نتائج دقيقة تساهم في دراسة تطور المجرات والكواكب. وبفضل هذا البرنامج، يمكن تكييفه للعمل على أي حاسوب فائق السرعة. ويجعله هذا أداة أساسية في أبحاث الفلك والكونيات. وتم استخدامه بنجاح في محاكاة الكون على فترات زمنية متباعدة.
تاريخ المحاكاه باستخدام HACC
ذكرنا لكم أن محاكاة الكون باستخدام هذا البرنامج بدأت منذ 15 سنة. حيث كان هو التطبيق الأول على حواسيب عملاقة ذات قدرة أقل من الحواسيب الحديثة. في البداية، تم تشغيل البرنامج على حواسيب بيتا سكيل التي كانت قادرة على إجراء عمليات حسابية بمعدلات أقل من الحواسيب العملاقة الحالية. مع تقدم التكنولوجيا، تم تعديل هذا البرنامج ليعمل على أجهزة أكثر تطورًا. وهو ما يسمح بتحقيق محاكاة أكثر تعقيدًا ودقة. يستخدم فريق مختبر أرجون الوطني هذا البرنامج لمحاكاة تطور الكون على مدار مليارات السنين واختبار تأثيرات الطاقة المظلمة والمادة المظلمة.
دورة طاقة المظلمة في تكوين المجرات
أظهرت المحاكاة التي استخدم فيها هذا البرنامج دورًا مهمًا جدًا وحاسمًا للطاقة المظلمة في تشكيل المجرات. من خلال دراسة تأثيرها على الكون المبكر، تبين أن التغيرات في كثافة الطاقة المظلمة تؤدي أحيانًا إلى تجمعات أقوى للمجرات. وفي المحاكاة التي أُجريت على حواسيب مثل سوميت، لوحظ أنه في حال تغيير كثافة الطاقة المظلمة. يتم تعزيز تكوين تجمعات ضخمة للمجرات في المراحل الأولى من تطور الكون. هذه النتائج تمنح العلماء أداة جديدة لفحص الكون البعيد عن طريق مسوحات المجرات ذات الانزياح الأحمر العالي. وهذا يساعد في اكتشاف التفاصيل الدقيقة لتوزيع المادة المظلمة والطاقة.
تحديات المحاكاة الكونية الشاملة
على الرغم من الإنجازات التي حققتها التكنولوجيا في المحاكاة الكونية، إلا أنها تواجه عدة تحديات كبيرة بسبب تعقيد الكون نفسه والمصادر المتعددة للطاقة. وأحد أكبر هذه التحديات هو محاكاة القوى الفيزيائية المختلفة مثل الجاذبية والمادة المظلمة والطاقة المظلمة. بالإضافة إلى التأثيرات الأخرى التي قد تكون مؤثرة في تطور الكون. في الماضي، كانت المحاكاة تقتصر فقط على الجاذبية، مما حد من دقتها. ولكن مع تقدم الحوسبة واستخدام حواسيب مثل “فرونتير”، أصبحت المحاكاة قادرة على تضمين هذه القوى المعقدة. ولا يزال هناك حاجة لتطوير تقنيات أفضل لزيادة دقة المحاكاة وتوسيع نطاقها ليشمل فترات زمنية أطول وأبعادًا أكبر.
مشروع Exa Sky ودوره في دعم المحاكاة
يعد هذا المشروع مبادرة تمويلية ضخمة من وزارة الطاقة الأمريكية والتي بلغت تكلفتها 1.8 مليار دولار. ويهدف إلى دعم المحاكاة الكونية باستخدام تقنيات الحوسبة والإكساسكيل. يوفر هذا المشروع موارد تلزم لتطوير محاكاة أكثر دقة وشمولية للكون. بما في ذلك حسابات الطاقة المظلمة والمادة المظلمة. ومن خلال تمويل هذا المشروع، سيتمكن الباحثون من استخدام الحاسوب العملاق “فرونتير” لتطبيق تقنيات حوسبة فائقة السرعة لمحاكاة تطور الكون على نطاق أوسع. وسوف يساهم هذا المشروع في تعزيز قدرة العلماء على فهم الظواهر الكونية المعقدة مثل التفاعل بين القوى الفيزيائية المختلفة، مما سيؤدي إلى اكتشاف جديد حول كيفية تشكيل المجرات.
