Pesquisadores do centro RIKEN, no Japão, em parceria com universidades de Tóquio e Barcelona, criaram a primeira simulação da Via Láctea capaz de rastrear mais de 100 bilhões de estrelas individualmente. A conquista, divulgada pelo ScienceDaily, representa um salto de escala e precisão sem precedentes para a astrofísica e a inteligência artificial.
O modelo combina técnicas tradicionais de simulação física com inteligência artificial profunda (deep learning). O resultado é uma simulação 100 vezes mais rápida e com 100 vezes mais detalhes do que os métodos anteriores.
O desafio de simular uma galáxia
Por décadas, astrofísicos tentaram simular galáxias como a Via Láctea com resolução suficiente para representar o comportamento de cada estrela. O problema é que o processo exige cálculos extremamente complexos: é preciso considerar gravidade, fluídos, formação de elementos químicos e explosões de supernovas em escalas de tempo que chegam a bilhões de anos.
Simulações anteriores conseguiam representar sistemas com a massa de cerca de 1 bilhão de sóis. Para vencer essa limitação, cada “partícula” no modelo costumava representar um grupo com cerca de 100 estrelas, o que distorcia os detalhes dos processos em pequena escala.
Além disso, para simular eventos rápidos (como uma supernova), era necessário diminuir os intervalos de tempo dos cálculos. Isso multiplicava o custo computacional de forma proibitiva: modelar 1 bilhão de anos da galáxia exigiria mais de 36 anos de processamento contínuo, mesmo com os supercomputadores mais potentes disponíveis hoje.
IA como solução para o gargalo
A equipe liderada por Keiya Hirashima desenvolveu uma solução baseada em um modelo de aprendizado profundo (surrogate model) treinado com simulações detalhadas de supernovas. Esse modelo é capaz de prever como os gases se comportam após essas explosões, sem precisar recalcular tudo do zero a cada passo.
Essa inteligência artificial foi integrada a simulações físicas tradicionais, permitindo acelerar a modelagem: cada milhão de anos da evolução galáctica passou a ser simulado em 2,78 horas, reduzindo a simulação de 1 bilhão de anos de 36 anos para cerca de 115 dias.
Segundo Hirashima, essa abordagem representa uma mudança de paradigma: “Integrar IA com computação de alto desempenho marca uma virada fundamental em como enfrentamos problemas complexos em várias áreas da ciência computacional”, afirmou ao ScienceDaily.
Embora o foco do estudo seja a astrofísica, os pesquisadores destacam que a técnica pode beneficiar outras áreas com desafios semelhantes, como meteorologia, modelagem oceânica e estudos do clima. Esses campos também precisam integrar fenômenos de pequena escala com padrões de grande porte, e enfrentam gargalos computacionais similares.
