Accrochez-vous à votre clavier, car il est désormais possible de simuler l’univers entier, avec sa structure complexe et ses milliards de galaxies, sur un simple MacBook Air. Pas besoin de passer des heures à attendre sur un supercalculateur ou de faire la queue pendant des semaines pour obtenir des résultats. Grâce à Effort.jl, une innovation qui pourrait révolutionner le travail des astrophysiciens, cette prouesse devient réalité.
Pour bien comprendre cette avancée, il est nécessaire de revenir sur un événement marquant dans le domaine de la cosmologie. En mars 2025, le projet DESI a annoncé que l’énergie noire, cette force mystérieuse qui pousse à l’accélération de l’expansion de l’univers, pourrait ne pas être constante dans le temps. Cette hypothèse, si elle se confirme, pourrait bouleverser notre compréhension de l’univers. Cependant, prouver cette théorie exige l’analyse de quantités de données astronomiques. C’est ici que la modélisation de la “cosmic web”, cette toile colossale reliant les galaxies, se heurte à des défis de calculs d’une complexité extrême.
Traditionnellement, les astrophysiciens doivent recourir à des supercalculateurs sur lesquels des analyses peuvent prendre plusieurs jours, voire des mois, pour obtenir des résultats. Marco Bonici de l’Université de Waterloo et son équipe ont identifié cette problématique. Au lieu de perdre du temps avec de longues files d’attente, ils ont eu l’idée brillante d’utiliser l’intelligence artificielle pour effectuer ces calculs. Effort.jl, c’est comme la technologie DLSS de Nvidia, mais appliquée à la simulation de l’univers. Cette méthode permet de réaliser des calculs en un temps record, multipliant l’efficacité par mille par rapport aux méthodes traditionnelles.
L’IA, lorsqu’elle est utilisée en synergie avec une compréhension approfondie de la physique, transforme radicalement la manière dont nous explorons l’univers.
Ce qui rend Effort.jl si innovant, c’est qu’il ne se contente pas de lancer des données dans un réseau de neurones. L’équipe a intégré dès le départ les lois physiques connues dans la structure de leur IA. En décrivant simplement les propriétés clés à un niveau microscopique, l’IA peut prédire des comportements macroscopiques également en 15 microsecondes. Ainsi, ils ont entraîné un réseau de neurones relativement simple sur 60 000 combinaisons de paramètres cosmiques, atteignant des résultats précis et comparables aux méthodes précédemment utilisées.
Utilisant le langage de programmation Julia, qui est en pleine ascension dans la recherche scientifique, l’équipe a conçu deux backends différents pour exécuter Effort.jl sur CPU et GPU. En validant leur modèle avec les données réelles du Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS), ils ont constaté que leurs résultats correspondaient parfaitement à ceux obtenus par les méthodes classiques, mais en quelques minutes sur un simple ordinateur portable.
À l’heure où les télescopes comme DESI et Euclid produisent des téraoctets de données et où la recherche sur l’énergie noire est critique, des outils comme Effort.jl sont essentiels. Non seulement il permet d’accélérer les calculs, mais il offre également aux équipes n’ayant pas accès aux supercalculateurs la possibilité de mener à bien des recherches de pointe. En somme, cette innovation représente une avancée significative, permettant d’explorer l’univers d’une manière nouvelle et passionnante.
