--- title: "Lumina: как 100 000 ядер и 15 000 GPU суперкомпьютера Frontier воссоздали первые два миллиарда лет Вселенной" description: "Учёные MIT представили Lumina — масштабную компьютерную симуляцию первых двух миллиардов лет эволюции Вселенной, рассчитанную на 100 000 ядер и 15 000 GPU суперкомпьютера Frontier." date: 2026-10-28T18:11:41.961Z lang: ru url: https://xab.info/posts/lumina-model-rannoy-vselennoy-mit-frontier tags: [lumina, mit, cosmology, supercomputer, frontier, early-universe, simulation, illustris-tng] author: "Александр Буран" publisher: "XAB.info" --- # Lumina: как 100 000 ядер и 15 000 GPU суперкомпьютера Frontier воссоздали первые два миллиарда лет Вселенной ![Визуализация космической паутины и первых галактик ранней Вселенной в симуляции Lumina](https://xab.info/media/2026/10/28/lumina-model-rannoy-vselennoy-mit-frontier/lumina-model-rannoy-vselennoy-mit-frontier-1.webp) ## Ключевые тезисы - Lumina — симуляция первых двух миллиардов лет Вселенной, охватывающая кубический объём со стороной 1,63 млрд световых лет и 432 млрд элементов - Расчёты выполнены на суперкомпьютере Frontier (ORNL) с пиковой нагрузкой свыше 100 000 ядер и 15 000 GPU - Модель в 100 раз превышает по объёму предыдущие сопоставимые симуляции и основана на усовершенствованном IllustrisTNG с переносом излучения - Результаты можно сопоставлять с наблюдениями телескопов «Джеймс Уэбб» и «Роман»; открытый доступ к модели ожидается с 2028 года Подавляющая часть того, что мы видим в научных публикациях под названиями «экзопланета», «туманность» или «галактика», — это результат моделирования и интерпретации, а не прямое фотографическое изображение. Внешний вид космических объектов рождается на суперкомпьютерах, где физические уравнения превращаются в пиксели. Именно поэтому создание новых, более точных моделей — особенно для эпох ранней Вселенной, для наблюдения которых у современной астрономии практически нет прямых инструментов — остаётся одной из ключевых задач теоретической космологии. В этом контексте работа учёных из Массачусетского технологического института (MIT) и их коллег из других организаций приобретает особое значение: представленная ими симуляция Lumina воспроизводит первые два миллиарда лет эволюции Вселенной с беспрецедентным для данного класса задач разрешением и объёмом. ### Что такое Lumina и зачем она нужна Lumina — это масштабная компьютерная симуляция, призванная проследить, как из первоначальных неоднородностей распределения вещества формировались первые звёзды и галактики, а также как менялось состояние межгалактического газа под воздействием излучения. Проект направлен на изучение процессов, которые вывели Вселенную из так называемой эпохи космических «тёмных веков». По мере формирования первых звёзд реликтовое излучение, ранее служившее основным источником информации о ранней Вселенной, сместилось в микроволновый диапазон и потеряло энергию, перестав играть роль «фонарика» для наблюдателей. Lumina позволяет заполнить этот информационный пробел, моделируя переход от тёмной эпохи к эпохе первых светил. ### Вычислительные масштабы: 100 000 ядер и 15 000 GPU Расчёты выполнялись на суперкомпьютере Frontier в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL) в США. На пике нагрузки вычисления задействовали более 100 000 процессорных ядер и около 15 000 графических процессоров. Симуляция охватила кубический участок пространства с длиной стороны примерно 1,63 млрд световых лет. Модель включает около 432 млрд элементов, представляющих тёмную материю и газ. По данным авторов, масштаб моделируемого объёма примерно в 100 раз превышает показатели предыдущих симуляций, предназначенных для сопоставимых исследований. Визуализация космической паутины, опубликованная в рамках проекта, демонстрирует структуру на участке шириной 650 млн световых лет. ### Физика ранней Вселенной в единой модели В основе Lumina лежит усовершенствованный программный комплекс IllustrisTNG, дополненный модулем моделирования переноса излучения. Это позволяет одновременно рассчитывать гравитационное формирование крупномасштабных структур, движение вещества, образование звёзд и ионизацию межгалактической среды. Особое внимание в модели уделено двум ключевым этапам космической истории: повторной ионизации водорода под воздействием излучения молодых звёзд и галактик, а также последующей ионизации гелия, для которой существенную роль играли активные сверхмассивные чёрные дыры. Авторы подчёркивают, что Lumina позволяет изучать эти процессы в единой модели, охватывающей как крупномасштабную структуру Вселенной, так и отдельные формирующиеся галактики. ### Связь с наблюдениями: «Джеймс Уэбб» и «Роман» Полученные результаты симуляции можно сопоставлять с данными космического телескопа «Джеймс Уэбб» и будущего телескопа «Роман», что позволит проверять модели раннего звездообразования и эволюции галактик на наблюдательных данных. Такой подход превращает Lumina из абстрактного вычислительного эксперимента в инструмент, непосредственно связанный с текущей и перспективной астрономической обсерваторной программой. ### Ограничения и открытый доступ Важно понимать, что симуляцию нельзя назвать прямой реконструкцией прошлого: она рассчитывает вероятную эволюцию космических структур на основе физических моделей и заданных начальных условий. Тем не менее авторы отмечают, что модель будет полностью открыта для научного сообщества — это ожидается с 2028 года, что позволит исследователям по всему миру использовать Lumina для проверки собственных гипотез и уточнения параметров ранней Вселенной. ## Проверка фактов и источники - [Представлена наиболее точная модель ранней Вселенной — это работа 100 000 ядер и 15 000 GPU суперкомпьютера Frontier window-new](https://3dnews.ru/1150477/predstavlena-naibolee-tochnaya-model-ranney-vselennoy-eto-rabota-100-000-yader-i-15-000-gpu-superkompyutera-frontier) - Все ключевые цифры (100 000+ ядер, ~15 000 GPU, 1,63 млрд св. лет, 432 млрд элементов, ×100 к предыдущим симуляциям, 2028 год открытого доступа) взяты из текста источника. Упоминание IllustrisTNG, Frontier/ORNL, JWST и «Романа» также подтверждено. ## Частые вопросы ### Что такое Lumina и кто её разработал? Lumina — масштабная компьютерная симуляция первых двух миллиардов лет эволюции Вселенной, разработанная учёными MIT совместно с коллегами из других организаций. Она основана на усовершенствованном программном комплексе IllustrisTNG с добавлением моделирования переноса излучения. ### Какие вычислительные ресурсы использовались для расчётов? Расчёты выполнялись на суперкомпьютере Frontier в Национальной лаборатории Ок-Ридж (ORNL, США). На пике нагрузки использовалось более 100 000 процессорных ядер и около 15 000 графических процессоров. ### Какой объём Вселенной охватывает модель? Симуляция охватывает кубический участок пространства со стороной примерно 1,63 млрд световых лет и включает около 432 млрд элементов, представляющих тёмную материю и газ. По объёму это примерно в 100 раз больше предыдущих сопоставимых симуляций. ### Является ли Lumina прямой реконструкцией прошлого? Нет. Авторы подчёркивают, что симуляция рассчитывает вероятную эволюцию космических структур на основе физических моделей и заданных начальных условий, а не является прямой реконструкцией. ### Когда модель станет доступна научному сообществу? По данным авторов, модель будет полностью открыта для учёных начиная с 2028 года.