在探索宇宙奧秘的征程中，天體物理學領域迎來了一項重大突破。一個由日本理化學研究所、東京大學以及西班牙巴塞羅那大學科研人員組成的國際團隊，成功構建出首個能夠追蹤超千億顆恒星演化軌跡的銀河系模型，其恒星數(shù)量是此前最先進模型的100倍，這一成果為深入研究銀河系提供了全新視角。

長久以來，天體物理學家一直夢想著構建出能精準追蹤銀河系中每顆恒星動態(tài)的模型。然而，現(xiàn)實卻充滿挑戰(zhàn)。受限于當時的技術水平，以往構建的模型最多只能模擬相當于10億個太陽質(zhì)量的系統(tǒng)。要知道，真實的銀河系包含著超過千億顆恒星，如此巨大的差距使得模型難以準確呈現(xiàn)銀河系的實際狀況。為了降低計算負荷，在過往的模型里，單個“粒子”常常代表約百顆恒星的集合體。這種做法雖然在一定程度上緩解了計算壓力，但也導致模型難以精確呈現(xiàn)各類天文事件，例如超新星爆發(fā)等，因為這些事件往往涉及到單個恒星或小規(guī)模恒星群體的劇烈變化。

提高模擬精度所面臨的困難遠不止于此。計算量的指數(shù)級增長是另一大難題。基于現(xiàn)有的物理模型，若要模擬銀河系百萬年的演化歷程，需要耗費315小時；而如果要重現(xiàn)十億年的演化歷程，則需要連續(xù)計算長達36年之久。單純依靠增加超級計算節(jié)點來解決這一問題，不僅會導致能耗急劇增加，而且計算效率反而會隨著節(jié)點數(shù)量的增加而遞減，這使得傳統(tǒng)方法在模擬大規(guī)模恒星系統(tǒng)時陷入了困境。

面對這些難題，該國際團隊大膽創(chuàng)新，采用了將深度學習代理模型與傳統(tǒng)物理模擬相結合的方法。他們利用高分辨率超新星模擬數(shù)據(jù)對AI系統(tǒng)進行訓練，讓AI系統(tǒng)學習預測超新星爆發(fā)后十萬年內(nèi)星際氣體的運動規(guī)律。通過這種方式，新的模型既能夠準確把握星系的宏觀演化趨勢，又能夠精細呈現(xiàn)單個超新星爆發(fā)的細節(jié)，實現(xiàn)了宏觀與微觀的完美結合。

為了驗證這一創(chuàng)新方案的可靠性，團隊借助日本“富岳”超級計算機和東京大學Miyabi超級計算機進行了對比驗證。結果顯示，新技術取得了令人矚目的成果。它實現(xiàn)了對千億級恒星系統(tǒng)的單恒星分辨率模擬，將百萬年演化模擬的時間大幅縮短至2.78小時，十億年模擬周期也壓縮到了115天。這一突破表明，AI輔助模擬已經(jīng)不再局限于簡單的模式識別，而是逐漸成長為一種真正的科學發(fā)現(xiàn)工具，甚至有望幫助人類追溯生命元素在銀河系中的誕生歷程，為解開宇宙生命起源之謎提供重要線索。