一個國際天文學家團隊利用數百萬次合成模擬和人工智能（AI）訓練了一個神經網絡，以梳理出關于黑洞的新奇宇宙奧秘，揭示了一個位于銀河系中心的黑洞正以近乎最高的速度旋轉。
神經網絡的藝術圖。圖片來源：EHT Collaboration
這些大規模的模擬集合是由美國高吞吐計算中心（CHTC）提供的計算能力生成的，該中心是美國莫格里奇研究所和威斯康星大學麥迪遜分校的聯合實體。近日，天文學家在《天文學與天體物理學》上發表了3篇論文，報道了他們的研究成果和方法。
今年是高吞吐計算誕生40周年，它是由威斯康星大學計算機科學家Miron Livny開創的。這是一種新型的分布式計算形式，能在由數千臺計算機組成的網絡中自動執行計算任務，本質上將單個大規模計算任務轉化為眾多小型任務。這項計算創新正在推動全球數百個科學項目的大數據發現，包括尋找宇宙中微子、亞原子粒子和引力波，以及揭示抗生素耐藥性。
2019年，事件視界望遠鏡（EHT）合作組織發布了M87星系中心超大質量黑洞的第一張圖像。在2022年，EHT展示了銀河系中心人馬座A*黑洞的圖像。然而，這些圖像背后的數據仍然包含了大量難以破解的信息。
EHT合作組織以前的研究只使用了少量真實的合成數據文件。作為美國國家科學基金會（NSF）資助的“推進吞吐量計算（PATh）”合作項目的一部分，位于威斯康星大學麥迪遜的CHTC使天文學家能夠將數百萬份數據文件輸入一個貝葉斯神經網絡中，以量化不確定性。這使得研究人員能夠更好地比較EHT數據和模型間的差異。
得益于神經網絡，研究人員現在推測，銀河系中心的黑洞正以近乎最高速度旋轉，其旋轉軸指向地球。此外，黑洞附近的輻射主要是由其周圍吸積盤中極熱的電子而非所謂噴流引起的。此外，吸積盤中的磁場表現似乎與通常的吸積盤理論不同。
“我們正在挑戰主流理論，這當然令人興奮。”論文作者之一、荷蘭奈梅亨大學的研究員Michael Janssen說，“然而，我認為我們的AI和機器學習方法只是第一步。接下來，我們將改進和擴展相關的模型與模擬。”
美國亞利桑那大學斯圖爾德天文臺天文學家Chi-kwan Chan補充說：“擴展數百萬份合成數據文件的能力，這本身就是一項了不起的成就。這需要可靠的工作流程自動化，以及在整個存儲資源和處理能力之間進行有效的任務分配。”
“很高興看到EHT合作組織利用我們高吞吐計算能力，將AI應用于他們的科學中。”PATh項目聯合負責人之一、莫格里奇研究所研究員Anthony Gitter表示。“就像在其他科學領域一樣，CHTC的能力使EHT合作組織的研究人員能夠收集數量和質量兼備的數據，并用于訓練有效的模型，從而促進科學發現。”
相關論文信息：https://doi.org/10.1051/0004-6361/202553784
本文鏈接：AI揭示銀河系黑洞以近乎最高速度旋轉http://m.sq15.cn/show-11-22171-0.html
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