Supercomputador japonês recria a Via Láctea estrela por estrela

Simulação inédita usa supercomputador e inteligência artificial para mostrar o comportamento de mais de 100 bilhões de estrelas

Imagem panorâmica da Via Láctea - (crédito: ESO/S. Brunier)

Pesquisadores do Japão, Espanha e Reino Unido realizaram a primeira simulação da Via Láctea capaz de representar cada estrela individualmente. A tecnologia, apresentada na conferência internacional de supercomputação SC '25, usa inteligência artificial para acelerar processos que, em modelos tradicionais, levariam décadas para serem executados. 

A Via Láctea tem mais de 100 bilhões de estrelas, gás, poeira e matéria escura, e modelar tudo isso em computador sempre foi um grande desafio. As simulações atuais conseguem mostrar o comportamento geral da galáxia, mas não detalhar o que ocorre com cada estrela individualmente. Isso acontece porque os computadores precisam lidar com fenômenos muito rápidos e pequenos, como explosões de supernovas, que exigem intervalos de tempo minúsculos entre cada etapa da simulação. 

Esses fenômenos de pequena escala atrasam todo o processo. Em alguns casos, as simulações convencionais precisam avançar apenas 100 anos por vez, enquanto uma evolução completa da galáxia exige cerca de 1 bilhão de anos. Modelar esse período levaria décadas mesmo nos maiores supercomputadores do mundo, tornando a tarefa praticamente inviável.

A equipe liderada por Keiya Hirashima, do centro iTHEMS, no Japão, criou uma solução que une simulações físicas com um modelo de inteligência artificial. Em vez de calcular em detalhes cada explosão de supernova, o sistema usa um modelo de aprendizados treinado com dados reais, para prever como o gás ao redor delas se comporta ao longo de 100 mil anos.

Essa previsão rápida permite que a simulação avance com passos de tempo muito maiores, sem perder precisão. Na prática, o método acelerou o processo em 113 vezes. O que antes demoraria 315 horas para simular 1 milhão de anos agora leva apenas 2 horas e 46 minutos. Com isso, projetar 1 bilhão de anos de evolução da Via Láctea pode ser feito em pouco mais de 100 dias, e não em 36 anos. 

Além disso, o avanço também foi possível graças ao supercomputador Fugaku, no Japão, que utilizou mais de 7 milhões de núcleos de processamento. A simulação trabalhou com 300 bilhões de partículas, ultrapassando o limite anterior, que era de menos de 1 bilhão. 

Outro segredo do novo método foi dividir o supercomputador em dois tipos de nós. Um dos grupos ficou responsável por simular toda a galáxia e o outro dedicado exclusivamente às explosões de supernova. Quando ela é detectada, essa "parte problemática" é enviada ao modelo de IA, que faz a previsão rapidamente. Enquanto isso, o restante da simulação segue funcionando sem interrupções.

O modelo de inteligência artificial utilizado é baseado na arquitetura U-Net, capaz de prever densidade, temperatura e velocidades do gás. Para lidar com as variações desses valores, que podem mudar em até seis ordens de magnitude, os pesquisadores usaram versões logarítmicas das informações. O sistema foi totalmente otimizado para funcionar em CPU, evitando o uso de GPU para não criar novas dificuldades de transferência de dados.

Além de representar a Via Láctea com precisão inédita, o método também mostrou que a IA consegue reproduzir detalhes que não eram possíveis com fórmulas matemáticas tradicionais, como a morfologia complexa do gás após explosões de supernovas.

Outro destaque é que a técnica pode ser aplicada em outras áreas que precisam lidar com fenômenos rápidos e lentos ao mesmo tempo, como a previsão do clima, estudos oceânicos, turbulência e evolução de estruturas cósmicas em larga escala.

Segundo Hirashima, a conquista marca uma mudança profunda no uso da IA dentro das ciências. "Mostramos que a inteligência artificial não serve apenas para reconhecer padrões, mas também para ajudar na descoberta científica", afirmou o pesquisador. 

 

Por Giovanna Sfalsin

postado em 17/11/2025 17:57 / atualizado em 17/11/2025 17:59