Uchuu: a simulación (con acento galego) máis grande do universo, gratis e en aberto

O Cesga participa na creación dun xemelgo dixital premiado pola Unesco que recrea distintos momentos da evolución do cosmos

Instantánea da simulación Uchuu, que mostra a distribución a gran escala da materia no universo. Foto: SINC
Instantánea da simulación Uchuu, que mostra a distribución a gran escala da materia no universo. Foto: SINC

Uchuu significa “universo” en xaponés, pero tamén é o nome que bautizou a simulación máis grande e realista do universo lograda ata o momento. O traballo foi realizado por un equipo internacional de científicos no que participaron investigadores do Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA), vinculado ao Consello Superior de Investigacións Científicas (CSIC), xunto co Centro de Supercomputación de Galicia (Cesga) e a RedIRIS, a rede académica de investigación española. Ademais, participan nesta iniciativa outros grupos de investigación xaponeses, estadounidenses, arxentinos e italianos, entre outros.

A novidade do novo prototipo dixital do espazo, que o fai destacar fronte a outros simuladores similares, é que Uchuu permite o acceso, en aberto e de forma gratuíta, ao enorme conxunto de datos xerados na simulación, que se atopan comprimidos na nube, creación do Cesga. Isto permite que tanto científicos e astrónomos como interesados en xeral na observación ou estudo profundo do universo poidan acceder libremente aos resultados do proxecto. Este factor, unido a que Uchuu é a simulación máis grande, completa e exacta construída ata o momento, fixo posible que este 2022 o proxecto fose premiado por UNESCO Netexplo, un observatorio independente que estuda o impacto da tecnoloxía dixital na sociedade e nos negocios.

A creación foi posible grazas a ATERUI II, o superordenador xaponés máis potente do mundo, construído polo Observatorio Astronómico Nacional de Xapón (NAOJ). O proxecto naceu co obxectivo mellorar a comprensión do universo e explorar ata 50 momentos distintos da súa evolución, dende o Big Bang ata a actualidade. 

Uchuu consta dun volume de información sen precedentes. Alberga un total de 2.097.152.000.000 (2,1 billóns) de partículas, nun cubo computacional cunha distancia de 9.630 millóns de anos luz de lado. Tras realizar a descarga deste modelo de 100 TB, os usuarios poden retroceder no tempo 13.800 millóns de anos. Deste modo, os investigadores teñen a oportunidade de estudar a evolución do universo nun nivel de tamaño e detalle ata agora nunca visto. “A simulación mostra, dende un punto de vista teórico, como se comportaría o universo utilizando os modelos físicos actuais”, explica Javier Cacheiro, arquitecto de solucións e sistemas Big Data do Cesga e deseñador da plataforma UCHUU-BigData.

“A simulación permite explorar a totalidade do cubo, que é practicamente do tamaño real do universo”

Os usuarios poderán elixir que momento da historia do universo queren estudar, facilitando así a comprensión de fenómenos como a evolución das galaxias ou a formación de buracos negros, moi masivos, que poden producir ondas gravitacionais. “Permite a observación de halos de materia escura, é dicir, as estruturas básicas do cosmos segundo modelos cosmolóxicos actuais”, relata Cacheiro. Este espazo conta con multiplicidade de recunchos por explorar. Os investigadores poden comprobar como se comportan eses halos e observalos en distintas condicións, así como buscar zonas concretas para o seu estudo. “A observación desta realidade por un telescopio é limitada, pero esta simulación permite explorar a totalidade do cubo, que é prácticamente do tamaño real do universo”, admite o investigador.

Ademais, a simulación non só permite o estudo da materia visible, senón tamén a observación de todo aquelo que non é facilmente detectable, como a materia e a enerxía escura. Estimase que esta ocupa o 95% da materia total do universo, que non emite ningún tipo de radiación electromagnética (como fai a luz), e que a súa existencia pode ser detectada polos seus efectos gravitatorios. “Neste punto se pode comprobar a verdadeira utilidade deste proxecto: ver o comportamento das diferentes estruturas ao longo do tempo e estudar fenómenos pouco coñecidos como é o funcionamento da materia escura e a enerxía escura”, admite Cacheiro. 

Para producir Uchuu, os investigadores usaron todos os procesadores dispoñibles do superordenador ATERUI II dous días á semana durante un ano enteiro. Un total de 40.200 núcleos de CPU traballaron para facer deste proxecto un prototipo real. 

Un prototipo pioneiro

A existencia de simulacións sobre o universo non é algo peculiar, pois antes xa foran deseñados outros  prototipos. Porén, Uchuu é pioneiro en ofrecer de forma aberta a súa gran cantidade de datos a todo todo aquel que estea interesado na observación e exploración do espazo exterior, e de forma totalmente gratuíta. “É moi bo que moitos científicos, sen ter acceso aos superordenadores que crearon eses datos, poidan tamén facer uso dos resultados da simulación”, explica o técnico de sistemas. Un proxecto de tales dimensións, calcula Cacheiro, suporía case un millón de euros ao ano, só en custos de almacenamento. “Se lle engades os custos de computación, subiría como mínimo aos dous ou tres millóns de euros anuais”, engade. 

Para que o usuario poida navegar por tal cantidade de información, esta foi previamente comprimida polo Cesga nunha plataforma Big Data adaptada as características do proxecto. Javier Cacheiro foi un dos encargados en deseñar a plataforma UCHUU-BigData, que da acceso á información relevante dos ata tes petabytes de información xerada na simulación.

Os usuarios poden acceder aos datos solicitando acceso na páxina web do Cesga

Cacheiro expón que o primeiro que ten que facer o usuario para acceder aos datos é abrir unha contorna interactiva, na que posteriormente poderá facer consultas e buscar os distintos elementos integrados entre os 50 momentos de vida deste universo dixital. “Debe entrar na ligazón que se atopa situada na páxina do propio proxecto ou na do Cesga, na que aparecerá unha solicitude de acceso, que deberá cubrir e enviar. Esta é a única condición para poder explorar a simulación”, conta o investigador. 

O procesamento destes datos permite que especialistas e investigadores poidan ver e estudar os resultados do modelo. “En xeral, os datos abertos que ofrecemos están destinados a un público científico ou especializado, sobre todo astrónomos, pois son a maioría dos que solicitan o acceso a esta simulación. Porén, hai un público xeral que pode estár interesado en xerar e ver imaxes ou vídeos sobre o universo, centrándose máis na parte visual do proxecto, non tanto na científica e teórica”, revela o técnico. “Unha vez concedido o acceso á información, o que se precisa é saber como manexar a linguaxe Python, de programación coa librería Spark. A partir de aí, o usuario poderá xerar imaxes para visualizar a totalidade do universo”, engade.  

Actualmente, os creadores deste “xemelgo dixital” seguen traballando en novas simulacións, que permitan actualizar os datos do prototipo existente, que tamén estarán dispoñibles en aberto. “É importante ter diferentes simulacións porque neses modelos hai unha serie de parámetros que se utilizan polo que se vai medindo no universo real, que está en constante cambio”, explica o investigador. 

DEIXAR UNHA RESPOSTA

Please enter your comment!
POLÍTICA DE COMENTARIOS:

GCiencia non publicará comentarios ofensivos, que non sexan respectuosos ou que conteñan expresións discriminatorias, difamatorias ou contrarias á lexislación vixente.

GCiencia no publicará comentarios ofensivos, que no sean respetuosos o que contentan expresiones discriminatorias, difamatorias o contrarias a la ley existente.

Please enter your name here

Este sitio emprega Akismet para reducir o spam. Aprende como se procesan os datos dos teus comentarios.