超算模拟银河系千亿颗恒星的演化

研究团队首次成功完成一个前所未有的银河系模拟：在电脑中一颗一颗地追踪超过 1,000 亿颗恒星，并演化 1 万年。这个结果靠的是 AI 与高效能数值模拟的结合，不只模拟的单颗恒星数量比以往最先进的模型多了约 100 倍，整体运算速度也快了 100 倍以上。这次的银河模拟总粒子数约 3,000 亿颗，恒星与气体每粒子约 0.75 个太阳质量，暗物质每粒子约 6 个太阳质量。对于恒星与气体来说，模拟中的一颗粒子几乎就可以当作单颗恒星或一小团云气来看，而不是一整团星团的平均。而要让 3,000 亿颗粒子互相感应重力与流体互动，自然需要超级电脑。计算使用了多套系统，其中主力是日本的超算富岳（Fugaku），最多使用超过 15 万个节点（Arm A64FX CPU），总 CPU 核心数量达数百万级。在富岳上，每 100 万年演化需要 2.78 小时，要模拟完整的 10 亿年银河演化只需要约 115 天，比传统方法估计的 36 年少了两个数量级以上。