Bằng siêu máy tính mạnh nhất thế giới, Trung Quốc đã vượt mặt Châu Âu, tạo ra Vũ trụ giả lập lớn nhất từng có

Quy mô của dự án Trung Quốc lớn hơn 5 lần kỷ lục kích thước Vũ trụ đã từng được các nhà khoa học tạo ra trước đây, cụ thể là vào tháng vừa rồi bởi các nhà vật lý vũ trụ tại Đại học Zurich, Thụy Sĩ.

22:30 29/07/2017

Theo báo South China Morning Post đưa tin, các nhà khoa học Trung Quốc đã tạo ra vũ trụ giả lập lớn nhất từng được thiết kế nên, thông qua siêu máy tính nhanh nhất hành tinh Thái Hồ Quang. Tuy nhiên đây mới chỉ là bước đầu của việc sử dụng con quái vật tính toán này, sức mạnh ấy của nó sẽ còn hữu dụng hơn nữa trong các thử nghiệm tương lai.

Họ mong rằng trong vòng 3 năm tới, Trung Quốc sẽ dẫn đầu cuộc đua tìm kiếm nguồn gốc của thiên hà hay của Vũ trụ nói chung.

Việc phát triển những thế hệ máy tính mạnh mẽ tiếp theo sẽ cho phép các nhà nghiên cứu làm việc trực tiếp với các cơ sở công nghệ tiên tiến khác – ví dụ như các đài thiên văn radio lớn nhất thế giới – để tạo nên một mạng lưới nghiên cứu mạnh mẽ. Bằng việc giả lập được Vũ trụ trên chiếc siêu máy tính Thái Hồ Quang, các nhà thiên văn học sẽ có thể tách riêng những phần Vũ trụ xa xôi ra để nghiên cứu riêng biệt.

Ông Gao Liang, chủ tịch của nhóm máy tính nghiên cứu Vũ trụ tại Đài thiên văn Vũ trụ Quốc gia, thuộc Viện Khoa học Trung Quốc tại Bắc Kinh nói rằng họ đã tạo ra phiên bản giả lập của sự hình thành của Vũ trụ, cũng như giai đoạn bành trướng về mọi hướng đầu tiên của Vũ trụ, bằng cách sử dụng 10 nghìn tỷ hạt kỹ thuật số.

Quy mô của dự án này lớn hơn 5 lần kỷ lục kích thước Vũ trụ đã từng được các nhà khoa học tạo ra trước đây, cụ thể là vào tháng vừa rồi bởi các nhà vật lý vũ trụ tại Đại học Zurich, Thụy Sĩ. Tuy nhiên, các nhà khoa học Châu Âu có thể duy trì Vũ trụ giả lập này trong vòng 80 giờ, còn các nhà nghiên cứu Trung Quốc chỉ có thể cho nó hoạt động được trong hơn 1 giờ mà thôi.

Một phần vũ trụ giả lập được các nhà nghiên cứu Zurich tạo ra.

“Đã có rất nhiều phép tính được thực hiện ... Chắc hẳn cỗ máy đã mệt lắm”, ông Gao nói.

Ông giải thích rằng chiếc siêu máy tính Thái Hồ Quang đã sử dụng tổng cộng 10 triệu lõi CPU, mỗi một lõi lại chạy nhiều hướng dẫn tính toán khác nhau để tăng tốc độ thực hiện các phép tính. Thử nghiệm này được đưa tới với công chúng vào hôm thứ Tư vừa rồi bởi nhà khoa học Wang Qiao, một nhà nghiên cứu cũng thuộc dự án trên. Nghiên cứu này được đăng tải trên tạp chí Khoa học và Công nghệ Hàng ngày, tờ báo chính thức của Bộ Khoa học và Công nghệ tại Trung Quốc.

Tuy chiếc siêu máy tính đã chạy hết công suất để tạo nên Vũ trụ giả lập này, nó vẫn an toàn và khỏe mạnh, ông Gao nói. “Đây chỉ là một bài tập khởi động mà thôi. Chúng tôi vẫn còn một chặng đường dài phía trước để đạt được mục đích của mình”.

Siêu máy tính của IBM.

Trong ngành thiên văn học, các nhà nghiên cứu tạo ra những phiên bản giả lập của Vũ trụ bằng cách phân tách một khối khổng lồ thành các hạt nhỏ. Những hạt này tương tác với nhau thông qua những lực vật lý thực tế như lực hấp dẫn. Có càng nhiều hạt tham gia vào quá trình tạo Vũ trụ, thì Vũ trụ ấy lại càng chính xác. Quá trình giả lập này có thể giải thích, trả lời được nhiều câu hỏi về Vũ trụ vẫn còn đang bị bỏ ngỏ: nguồn gốc, tốc độ bành trước, trước đây nơi này là cái gì, hay năng lượng tối – dark energy.

Những tính toán được siêu máy tính thực hiện còn được biết tới với cái tên giả lập N-body, với số lượng hạt được tăng lên rất nhiều. Với những máy tính mạnh nhất của những năm 1970, số lượng hạt chỉ có thể tới con số 1.000. Nhưng hiện tại, những bước nhảy vọt của công nghệ đã cho ta một Vũ trụ giả lập với 10 nghìn tỷ hạt, thông qua những siêu máy tính hàng đầu thế giới như Titan của Mỹ, máy tính K của Nhật Bản hay Thái Hồ Quang của Trung Quốc.

Nhưng những siêu máy tính kể trên đã phải “hít khói” của người Hoa sau thử nghiệm này rồi: Trung Quốc đã tạo ra được một Vũ trụ giả lập to hơn hẳn những “người bạn cùng trang lứa” của nó. Thái Hồ Quang được tạo nên hoàn toàn bởi chip được sản xuất trong nước, với lượng năng lượng tiêu hao thấp hơn hẳn và từ tháng Sáu năm ngoái, nó đã giữ vị trí dẫn đầu trong các siêu máy tính trên thế giới.

Siêu máy tính nhanh nhất thế giới Thái Hồ Quang 2.

Tuy nhiên, siêu máy tính của Trung Quốc có một điểm yếu lớn và rất ít khi được vận hành với công suất tối đa. Việc chạy ở mức độ hoạt động cao nhất sẽ khiến phần cứng của họ bị căng thẳng quá mức. Và hơn nữa, máy cũng phải chạy những phần mềm riêng biệt để có thể gánh vác được được số lượng khổng lồ các đơn vị xử lý và lõi bên trong máy.

Giáo sư Lin Weipeng từ Viện Khoa học Thiên văn và Vũ trụ tại Đại học Sun Yat-sen tại Quảng Châu nói rằng việc Thái Hồ Quang giả lập được một Vũ trụ lớn này sẽ là dấu mốc cho thấy năng lực của Trung Quốc lớn thế nào. “Dự án này sẽ cho phép Trung Quốc lợi dụng được toàn bộ sức mạnh phần cứng của mình để duy trì vị trí số một trong cuộc đua công nghệ”, ông nói.

Ông Lin cũng bổ sung rằng cấu trúc đặc biệt của Thái Hồ Quang cùng với những chip xử lý được tạo ra ngay trong nội địa đã buộc đội ngũ của ông Gao phải tự viết nên những phần mềm chạy cho máy. Đó là một nhiệm vụ khó khăn bao gồm những thuật toán vô cùng phức tạp. Một lỗi trong dòng code có thể khiến toàn bộ cỗ siêu máy tính dừng hoạt động.

Ông Gao nói rằng Thái Hồ Quang vẫn sẽ chạy ổn định cho dù nó có hoạt động ở tần suất cao nhất. Những con chip có nóng nhưng không bị quá nhiệt, các lõi đều hoạt động vô cùng hiệu quả.

“Tuy nhiên, chúng tôi có luyến tiếc một điều”, ông Gao giải thích việc dừng chương trình giả lập lại để cho một nhóm khách hàng khác sử dụng cỗ siêu máy tính. “Chúng tôi đã tới được thời điểm 10 triệu năm sau khi vụ nổ Big Bang xuất hiện. Một giai đoạn rất sơ khai của Vũ trụ. Đa số các thiên hà còn chưa ra đời”.

Tuổi thọ hiện tại của Vũ trụ mà ta biết tới đang là khoảng 1,3 tỷ năm. Để viết nên một chương trình giả lập tới được thời điểm này, chiếc siêu máy tính Thái Hồ Quang cần phải chạy trong một khoảng thời gian dài hơn nữa. “Hoặc là chạy trên một người kế nhiệm mạnh mẽ hơn, một cỗ máy tốt hơn”, ông Gao nói.

Siêu máy tính Thiên Hà 2 cũng của Trung Quốc, đã giữ danh hiệu siêu máy tính nhanh nhất thế giới cho tới khi Thái Hồ Quang 2 xuất hiện.

Và họ đã đang xây dựng một cỗ máy như thế, một siêu máy tính có lẽ là có tốc độ gấp 10 lần chiếc Thái Hồ Quang hiện tại, và dự kiến sẽ hoàn thiện vào khoảng năm 2019. Theo ông Gao thì lúc ấy, Trung Quốc sẽ có thể vượt xa đa số các nước để vén màn bí mật của Vũ trụ này.

Những siêu máy tính này sẽ hoạt động song song với những cơ sở khoa học lớn khác tại Trung Quốc, bao gồm cả Fast – hệ thống đài thiên văn radio đơn lớn nhất thế giới với đường kính lên tới 500 mét. Hệ thống được đặt tại Quý Châu này sẽ đưa về cho ta những thông tin chi tiết về Vũ trụ xa xôi, nhưng trước hết, ta cần phải biết kính này cần nhìn vào khu vực nào.

Và một Vũ trụ giả lập sẽ cho ta một tọa độ chính xác để làm điều đó và biết đâu, ta sẽ phát hiện ra được điều gì đó thú vị ở một góc Vũ trụ xa xôi nào đó. “Sau năm 2020, gánh nặng của những phát hiện Vũ trụ mới sẽ nghiêng về phía Trung Hoa”, ông Gao tự tin khẳng định.