日本理化學(xué)研究所（RIKEN）科研團(tuán)隊(duì)近日在銀河系模擬領(lǐng)域取得重大進(jìn)展，通過(guò)融合人工智能技術(shù)與超級(jí)計(jì)算能力，成功構(gòu)建出迄今最精細(xì)的銀河系演化模型。該模型采用與真實(shí)銀河系恒星數(shù)量相當(dāng)?shù)?000億個(gè)粒子進(jìn)行模擬，將星系演化研究的效率提升了兩個(gè)數(shù)量級(jí)，為天體物理學(xué)研究開(kāi)辟了全新路徑。

傳統(tǒng)星系模擬受限于計(jì)算能力，通常采用簡(jiǎn)化模型——每個(gè)粒子代表100顆恒星，總粒子數(shù)僅達(dá)十億量級(jí)。這種處理方式雖能呈現(xiàn)星系長(zhǎng)期演化趨勢(shì)，卻無(wú)法捕捉超新星爆發(fā)等短期關(guān)鍵事件對(duì)星際介質(zhì)的具體影響。例如，超新星沖擊波對(duì)周圍氣體分布的擾動(dòng)、新元素注入星際環(huán)境等微觀過(guò)程，在傳統(tǒng)模型中均被模糊處理。

研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)出"深度學(xué)習(xí)智能體模型"，通過(guò)輸入高分辨率超新星觀測(cè)數(shù)據(jù)，訓(xùn)練AI系統(tǒng)精準(zhǔn)預(yù)測(cè)超新星遺跡在10萬(wàn)年時(shí)間尺度內(nèi)的擴(kuò)張軌跡及其與星際介質(zhì)的相互作用。該模型成功解析了超新星爆發(fā)如何通過(guò)吹散氣體云、注入重元素等方式，重塑星際介質(zhì)的物理狀態(tài)與化學(xué)組成，這些物質(zhì)最終成為新一代恒星的誕生搖籃。

在技術(shù)實(shí)現(xiàn)層面，科研人員將AI預(yù)測(cè)模型與描述銀河系整體運(yùn)動(dòng)的數(shù)值模擬框架深度耦合。這種混合計(jì)算模式既保留了傳統(tǒng)數(shù)值模擬對(duì)大尺度星系結(jié)構(gòu)的刻畫能力，又融入了AI對(duì)微觀物理過(guò)程的精確模擬。測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，新系統(tǒng)模擬百萬(wàn)年星系演化僅需2.78小時(shí)，模擬十億年演化周期從傳統(tǒng)方法的36年縮短至115天，效率提升達(dá)300倍以上。

該成果突破了星系模擬中"時(shí)間尺度"與"空間分辨率"難以兼顧的瓶頸。傳統(tǒng)模型為獲取長(zhǎng)期演化數(shù)據(jù)，不得不犧牲對(duì)短期關(guān)鍵事件的捕捉能力；而新方法通過(guò)AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)了微觀物理過(guò)程與宏觀星系演化的同步模擬。這種技術(shù)革新使天文學(xué)家首次具備在合理時(shí)間框架內(nèi)，完整追蹤從超新星爆發(fā)到新一代恒星形成的全鏈條物理過(guò)程的能力。

研究團(tuán)隊(duì)特別指出，新模型在超新星遺跡演化模擬中展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。通過(guò)AI驅(qū)動(dòng)的粒子級(jí)模擬，系統(tǒng)能夠精確再現(xiàn)沖擊波傳播、氣體壓縮、元素混合等復(fù)雜物理現(xiàn)象，這些細(xì)節(jié)對(duì)于理解星系化學(xué)演化、恒星形成效率等核心問(wèn)題具有關(guān)鍵意義。該成果已應(yīng)用于銀河系金屬元素分布研究，初步發(fā)現(xiàn)超新星爆發(fā)頻率與恒星形成活動(dòng)存在顯著時(shí)空關(guān)聯(lián)。