Forskare vid University of Waterloo har utvecklat Effort.jl, ett nytt verktyg som låter forskare simulera universums storskaliga struktur med enbart en laptop. Denna innovation minskar beräkningstiden från dagar på superdatorer till timmar, vilket möjliggör snabbare analys av stora kosmiska datamängder. Verktyget emulerar komplexa modeller som Effective Field Theory of Large-Scale Structure (EFTofLSS).
Dr. Marco Bonici, postdoktoralforskare vid Waterloo Centre for Astrophysics, ledde ett internationellt team i skapandet av Effort.jl, förkortning för EFfective Field theORy surrogate. Verktyget uppstod ur Boncis frustration över långa simuleringar; att justera en enda parameter i traditionella modeller kunde ta dagar på superdatorer. Effort.jl hanterar detta genom att använda avancerade numeriska tekniker och datapreprocessningsmetoder för att leverera hög noggrannhet med exceptionell hastighet.
"Med Effort.jl kan vi köra igenom komplexa datamängder på modeller som EFTofLSS, som tidigare krävt mycket tid och datorkraft," förklarade Bonici. Han framhöll dess relevans för projekt som DESI och Euclid, som genererar massiva astronomiska datamängder. Emulatortekniken låter forskare analysera data snabbare och billigare, med flera justeringar baserat på datanyanser.
Som en del av en klass beräkningsgenvägar kända som emulatorer, replikerar Effort.jl resurskrävande simuleringar medan det körs mycket snabbare. Det stödjer tekniker som gradientbaserad sampling för effektiv utforskning av kosmiska scenarier. Validering visade förutsägelser som stämmer nära överens med EFTofLSS-utdata, med en liten felmarginal. Verktyget hanterar också observationsförvrängningar och kan enkelt anpassas.
Trots sin styrka kräver Effort.jl mänsklig expertis för att ställa in parametrar, tolka resultat och tillämpa fysikaliska insikter. I framtiden kan det hantera ännu större datamängder och integreras med andra verktyg, med potentiella tillämpningar i områden som väder- och klimatmodellering bortom astrofysik.
Forskningen beskrivs i detalj i artikeln "Effort.jl: a fast and differentiable emulator for the Effective Field Theory of the Large Scale Structure of the Universe," publicerad i Journal of Cosmology and Astroparticle Physics (2025; 2025 (09): 044, DOI: 10.1088/1475-7516/2025/09/044). Författarna inkluderar Marco Bonici, Guido D'Amico, Julien Bel och Carmelita Carbone.