Naučnici iz Bajrojta istražuju strukturu i dugoročno ponašanje galaksija koristeći matematičke modele zasnovane na Ajnštajnovoj teoriji relativnosti. Njihov inovativni pristup koristi duboku neuronsku mrežu za brzo predviđanje stabilnosti modela galaksija. Ova metoda zasnovana na veštačkoj inteligenciji omogućava efikasnu verifikaciju ili falsifikovanje astrofizičkih hipoteza za nekoliko sekundi.
Cilj istraživanja dr Sebastijana Volfšmita i Kristofera Štrauba je da istraže strukturu i dugoročno ponašanje galaksija. „Pošto se oni ne mogu u potpunosti analizirati astronomskim posmatranjima, koristimo matematičke modele galaksija“, objašnjava Kristofer Štraub, doktorant na Katedri za matematiku VI na Univerzitetu u Bajrojtu.
„Da bismo uzeli u obzir da većina galaksija sadrži crnu rupu u svom centru, naši modeli se zasnivaju na opštoj teoriji relativnosti Alberta Ajnštajna, koja opisuje gravitaciju kao zakrivljenost četvorodimenzionalnog prostor-vremena.
Matematičari i astrofizičari decenijama istražuju svojstva takvih modela galaksija, ali mnoga otvorena pitanja ostaju. Da bi odgovorili na ova pitanja, Štraub i Volfšmit su implementirali duboku neuronsku mrežu, koja predstavlja potpuno novi pristup u ovoj oblasti istraživanja.
Neuronske mreže su moćni računarski modeli čija je struktura inspirisana strukturom ljudskog mozga. Koriste se u oblasti veštačke inteligencije za otkrivanje složenih struktura u velikim količinama podataka.
„Neuronska mreža može da predvidi koji modeli galaksija mogu postojati u stvarnosti, a koji ne“, kaže dr Sebastijan Volfšmit, naučni saradnik na Katedri za matematiku VI. „Neuronska mreža pruža znatno brže predviđanje od numeričkih simulacija koje su korišćene u prošlosti. To znači da astrofizičke hipoteze koje su iznete tokom proteklih decenija mogu biti verifikovane ili falsifikovane u roku od nekoliko sekundi.“
Nalazi Volfšmita i Štrauba prihvaćeni su za objavljivanje u časopisu Klasična i kvantna gravitacija.
„Radimo na ovim pitanjima na Katedri za matematiku VI u istraživačkoj grupi prof. dr Gerharda Rajna od 2019. Nakon raznih analitičkih i numeričkih istraživanja, shvatili smo pre otprilike godinu dana da korišćenje mašinskog učenja može biti od posebnog značaja za neke. naših problema. Od tada smo razvili duboku neuronsku mrežu opisanu gore i već imamo planove za dalju primenu sličnih metoda“, kaže Straub.
Proračune Bajrojtskih matematičara izvršio je superkompjuter „Keilab HPC“ na Univerzitetu u Bajrojtu, a projekat je nastao u saradnji sa Katedrom za primenjene računarske nauke II—paralelni i distribuirani sistemi.
