Para recrear la representación, miles de computadoras trabajaron haciendo cálculos, con la simulación generada por una supercomputadora llamada COSMA del Instituto de Cosmología Computacional de la ‘Universidad de Durham’. El equipo manifestó que la representación está tan de acuerdo con el modelo estándar del universo, que expone evidencia de que existe materia oscura fría, la cual se cree que es el ‘pegamento gravitacional invisible’ que mantiene unidas a las galaxias sin reflejar o absorber luz, afirmó ‘Daily Mail’.

“El hecho de que hayamos podido reproducir estas estructuras familiares proporciona un soporte impresionante para el modelo estándar de la materia oscura fría”, señaló el profesor Carlos Frenk, autor principal del proyecto. Asimismo, añadió que el mapeado permitirá a los astrónomos explorar nuestro vecindario cósmico tan fácilmente como pueden hacerlo con nuestro planeta. Por su parte, el investigador Stuart McAlpine expresó que “estas simulaciones muestran que la principal teoría actual de la cosmología, el modelo de materia oscura fría, puede producir todas las galaxias que vemos en nuestro hábitat local”. “Este estudio proporciona un puente importante entre décadas de teoría y observaciones astronómicas”, complementó.

La representación de SIBELIUS-DARK también muestra que el Supercúmulo de Virgo, donde se encuentra nuestra galaxia (la Vía Láctea), es inusual ya que tiene una población de ‘ciudades’ estelares más pequeña que el promedio debido a que existe menor materia oscura que en otras regiones del espacio, reporta ‘RT’.

“Estoy muy emocionado por esto. Lo que esto ha hecho es demostrar realmente lo que siempre pensamos que sabíamos, pero no habíamos probado experimentalmente: siempre se puede vencer a una máquina clásica agregando algunos cúbits más”, comentó a ‘The New Scientist’ el físico Peter Knight, no involucrado en el diseño. Zu Chongzhi cuenta con un procesador bidimensional y 66 cúbits —o bits cuánticos— funcionales que pueden operar simultáneamente. Es capaz de completar tareas de muestreo con un tamaño del sistema de hasta 56 cúbits y 20 ciclos. Según los ingenieros chinos, es de “2 o 3 órdenes de magnitud” —es decir, cientos o miles de veces— más potente que Sycamore, la supercomputadora cuántica con la que Google anunció en octubre de 2019 su “supremacía cuántica”.

La superioridad del dispositivo chino se explicaría no solo por el mayor número de los cúbits, sino porque para administrarlos, Zu Chongzhi utiliza circuitos ópticos para el control y lectura de los chips. Al igual que Sycamore, Zu Chongzhi puede resolver diferentes tareas y es completamente programable. En esto se difiere completamente de otra supercomputadora cuántica china, Jiuzhang, que es 10.000 millones de veces más rápida que la de Google, pero lleva a cabo una sola tarea: encontrar soluciones al problema de muestreo de bosones. Además, Zu Chongzhi demuestra la escalabilidad de la tecnología.

“Observamos que el rendimiento de todo el sistema se comporta como se predijo cuando el tamaño del sistema crece de pequeño a grande, lo que confirma nuestras operaciones cuánticas de alta fidelidad y errores correlacionados bajos en el procesador Zu Chongzhi. El procesador cuántico tiene una arquitectura escalable que es compatible con la corrección de errores de código de superficie, que puede actuar como banco de pruebas para una computación cuántica tolerante a fallas”, señalan sus desarrolladores en un artículo todavía no revisado por pares que está accesible en el repositorio ‘arXiv’.

Mediante el superordenador ‘COSMA’ (Cosmology Machine), los científicos realizaron más de 100 simulaciones detalladas en 3D de impactos de diferentes objetos espaciales, alterando en cada ocasión su velocidad y ángulo, y determinaron cuánta atmósfera se perdería durante cada evento. Según muestra un video, no solo las velocidades más altas sino también las colisiones frontales podrían provocar una erosión mucho mayor que un impacto indirecto, al punto de poder destruir completamente la atmósfera e incluso parte del manto, es decir, la capa que se encuentra bajo la corteza de un planeta.

Además, los investigadores simularon cómo posiblemente apareció la Luna. Se cree que el único satélite natural de nuestro planeta se formó hace unos 4.500 millones de años, como resultado de una colisión entre la primitiva Tierra y un impactador gigante, posiblemente del tamaño de Marte. Según los científicos, la Tierra tuvo suerte y solo perdió entre 10 y 50 % de su atmósfera.

“Sabemos que las colisiones planetarias pueden tener un efecto dramático en la atmósfera de un planeta, pero esta es la primera vez que hemos podido estudiar en detalle la amplia variedad de estos ‘violentos’ eventos”, afirmó Jacob Kegerreis, el autor principal del reciente estudio, publicado en la revista ‘The Astrophysical Journal’. A esto agregó que los resultados “ayudarán a entender tanto la historia de la Tierra, en su condición de planeta habitable, como la evolución de los exoplanetas alrededor de otras estrellas”.

Japan's Fugaku computer sweeps the rankings at #ISC2020, giving Japan the world's fastest supercomputer for the first time in nine years. @RIKEN_RCCS @FujitsuHPC
#hpc #ISC2020 https://t.co/kUAjyoLRN5

— RIKEN (@riken_en) June 23, 2020

En estos momentos está funcionando en modo experimental y operará de forma regular desde abril del año 2021. Sin embargo, el dispositivo ya está participando en estudios relacionados a la búsqueda de tratamientos contra el covid-19. Además de ocupar el primer lugar de la lista TOP500, que se publica dos veces al año, se impuso en otras tres categorías relacionadas con el rendimiento en métodos computacionales.

El Fugaku realiza 415.000 billones de cálculos por segundo, y es 2,5 veces más rápido que el Summit, el sistema estadounidense que ocupó el primer lugar en el último ‘ranking’ en noviembre del año pasado. El superordenador fue trasladado al Centro Riken de Ciencias Computacionales de Kobe en mayo, y será usado para simulaciones en investigaciones científicas, así como en el desarrollo de tecnologías industriales y militares.

“El universo de hoy está formado por filamentos, que agrupan las galaxias y parecen hilos desde lejos, y huecos donde parece que no hay nada”, reza un comunicado del ‘Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ)’ sobre la puesta en marcha del sistema simulador, que los autores apodaron Dark Emulator. Los objetivos específicos que plantean los autores es predecir la estructura del universo y entender cuáles son sus bordes y cómo se evolucionó y se expandió desde el Big Bang hasta llegar al momento actual.

El grupo que está a cargo de la IA tardó tres años en conformar, también con uso de una supercomputadora, una base de datos “extraordinariamente grande”, según dijo el investigador principal del proyecto, Takahiro Nishimichi. Debido a ese trabajo, ahora se pueden recrear esos datos “en una computadora portátil en cuestión de segundos”.

El científico nipón espera que “podamos abrirnos camino para descubrir el mayor misterio de la física moderna”, el cual es, en su opinión, “qué es la energía oscura”.

Por el momento, se trata de las regiones, sustancias y fuerzas del universo que no se pueden observar directamente. La rigurosidad científica y los cálculos no pueden demostrar siquiera que existan ambas materia y energía oscuras. Es todavía una hipótesis que la primera ayuda a mantener gravitacionalmente los cúmulos de galaxias en su lugar, mientras que la otra desempeña un papel en la forma en que el universo se expande.

“Determinar la naturaleza de la energía oscura, su posible historia en el tiempo cósmico es posiblemente la meta más importante de astronomía para la próxima década y se encuentra en la intersección de la cosmología, la astrofísica y la física fundamental”, planteó la NASA en su sitio web oficial.

El Dark Emulator ya ha mostrado resultados prometedores durante pruebas exhaustivas, aseguran los científicos, que incluyen a varios expertos del Instituto Kavli de Física y Matemáticas del Universo y otros del Observatorio Astronómico Nacional de Japón. Esta herramienta tardó precisamente segundos en modelar algunos de los efectos y patrones encontrados en varios proyectos de investigación anteriores. Aprende de grandes cantidades de datos y “adivina los resultados para nuevos conjuntos de características”. Además, Nishimichi admite que el método desarrollado por su equipo puede resultar útil incluso en las ciencias sociales.

“No son un robot tradicional, ni una especie conocida de animales. Es una nueva clase de artefactos: un organismo vivo y programable”, afirma este científico. Estas nuevas criaturas fueron diseñadas en una supercomputadora por Bongard y su colega Sam Kriegman, en la Universidad de Vermont, y luego ensambladas y probadas por los biólogos Douglas Blackiston y Michael Levin en la Universidad de Tufts.

Los resultados de esta nueva investigación —que por primera vez “diseña máquinas completamente biológicas desde cero”— fueron publicados este 13 de enero en la revista especializada ‘PNAS’.

Estos xenobots de un milímetro de ancho, capaces de moverse hacia un objetivo y de curarse a sí mismos después de ser cortados, podrían trasladar una carga útil, como por ejemplo un fármaco que deba llevarse a un lugar específico dentro de un paciente. “Podemos imaginar para estos robots vivos muchas aplicaciones útiles que otras máquinas no pueden hacer”, afirma otro autor de la investigación, Michael Levin, jefe del Centro de Biología Regenerativa y del Desarrollo en Tufts. Entre ellas, buscar partículas contaminadas con radiación, recolectar microplástico en los océanos, viajar por las arterias y limpiarlas.

“Es un paso hacia el uso de organismos diseñados por computadora para la entrega inteligente de medicamentos”, añade Bongard. Durante meses de procesamiento en el clúster de supercomputadoras Deep Green, en la Universidad de Vermont, los informáticos utilizaron un algoritmo evolutivo para crear miles de posibles diseños para estas nuevas formas de vida. La computadora estuvo ensamblando cientos de células simuladas en innumerables formas y resultados corporales, intentando lograr la tarea asignada por los científicos: la locomoción en una dirección. Se seleccionaron los diseños más prometedores para la prueba.

Luego, el equipo de Tufts transfirió los diseños a formas vivas. Primero recolectaron células madre de los embriones de ranas africanas, de la especie ‘Xenopus laevis’ (de ahí el nombre de xenobots). Las separaron en células individuales y las dejaron incubar. Luego, usando unas pinzas y un electrodo diminutos, las células fueron cortadas y unidas bajo un microscopio, en una aproximación cercana a los diseños elaborados por la computadora. Una vez ensambladas, las células comenzaron a trabajar juntas. Se utilizaron dos tipos de células de rana: de la piel, que formaron una arquitectura más pasiva, y del músculo cardíaco, que experimentaron las contracciones. Gracias a estas últimas, se creó un movimiento ordenado hacia adelante, según lo guiado por el diseño de la computadora, que permite que los robots se muevan por sí mismos.

Se demostró que los xenobots pueden moverse de manera coherente y explorar un entorno acuoso durante días o semanas, impulsados por depósitos de energía embrionaria. Pruebas posteriores demostraron que los grupos de estas ‘máquinas vivas’ se movían en círculos, empujando los gránulos hacia una ubicación central. Algunos de los xenobots fueron construidos con un agujero en el centro para reducir la resistencia. En versiones simuladas de estos, los científicos pudieron utilizar ese agujero como ‘depósito’ para transportar con éxito una sustancia u objeto.

Las galaxias se forman de gases y crecen ‘jalándolos’ para producir más estrellas, recordaron este jueves desde la agencia espacial estadounidense. Pero la manera en que esos mismos gases fluyen entre las galaxias y su entorno sigue siendo una incógnita. No obstante, se sabe que dichas áreas sirven como un reservorio de material reutilizable, que siempre está disponible para crear nuevas estrellas. Mientras que podemos observar a las galaxias, porque emiten mucha luz, “es mucho más difícil ver los gases oscuros en los rincones no iluminados del cosmos”, reza el comunicado. Una de las maneras de hacerlo es recurrir a fuentes de luz, como otras galaxias, y medir cómo estos gases absorben la luz proveniente de aquellos ‘faros espaciales’ para poder discernir qué hay ‘escondido’ en el camino.

Aun así, es bastante difícil interpretar los datos de estas observaciones de las volutas de gas oscuras. Es imprescindible emparejar la información recabada con simulaciones computarizadas de ambos gases y galaxias. El video confeccionado por la Universidad John Hopkins (Maryland) y el Centro de Investigación Ames (California) representa precisamente una de dichas simulaciones.

Los investigadores aprovecharon las capacidades de la supercomputadora Pleiades, instalada en el Ames, para modelar el comportamiento recíproco de los dos ambientes. A continuación unieron el modelo con las observaciones del telescopio espacial Hubble para extrapolar las propiedades del gas intergaláctico oculto. Los resultados demuestran que el espacio no visible está lejos de estar vacío. Tiene estructuras complejas formadas por gases agitados y turbulentos y también pequeñas nubes, pero todo a temperaturas extremas. La luz, una de las pocas herramientas para observar directamente el universo, solo funciona al ser combinada con la tecnología avanzada.

Cuando una computadora está moviendo datos de su memoria de acceso aleatorio (RAM, por sus siglas en inglés), más rápida pero volátil, a su memoria de solo lectura (ROM, por sus siglas en inglés), o almacenamiento permanente, el proceso dura unos pocos milisegundos.

Si este sistema —que utiliza dos partes— pudiera reemplazarse por un solo almacenamiento de sistema conocido como memoria de cambio de fase, el proceso se aceleraría y apenas duraría unos nanosegundos. La memoria de cambio de fase es más rápida que la RAM e incluso tiene más capacidad de almacenamiento que un disco duro.

Sin embargo, la tecnología de memoria de cambio de fase requiere un material que pueda cambiar de forma, pasando de estado amorfo a cristalino. En la actualidad estos materiales de tipo binario solo se pueden separar cuando alcanzan la temperatura de fabricación necesaria, lo que dificulta la incorporación de estos materiales en los circuitos de los ordenadores.

“Nuestro equipo de investigación ha encontrado una manera de superar este gran obstáculo con la tecnología de cable pequeño”, explica Desmond Loke, profesor adjunto del SUTD y uno de los investigadores que participaron en el estudio. Los científicos descubrieron que el bacteriófago M13 podría usarse para atraer los materiales de tipo binario en cables utilizables a una temperatura más baja, de modo que se pueda crear la memoria de fase.

La simulación ha plasmado el nacimiento y la expansión del Universo en sus etapas más jóvenes utilizando 10 millones de procesadores multinúcleo y recreando 10 billones de partículas digitales.

“Llegamos hasta decenas de millones de años después del Big Bang, una etapa muy temprana del Universo. La mayoría de las galaxias ni siquiera habían nacido”, explica Gao Liang, del Observatorio Astronómico Nacional. La edad actual del Universo es de unos 1.300 millones de años.

La recreación ha sido cinco veces mayor que la que hasta ahora era considerada como la más grande del mundo, creada por científicos de la Universidad de Zúrich (Suiza) el pasado mes de junio. Sin embargo, mientras que la simulación de los helvéticos tuvo una duración de 80 minutos, la china duró alrededor de una hora a su máxima potencia.

En astronomía, las simulaciones de Universo se realizan descomponiendo su masa en partículas, que interactúan entre sí a través de fuerzas físicas como la gravedad. Cuantas más partículas participen, más precisa será la aproximación y la predicción de la evolución del Universo. Estos experimentos pretenden arrojar luz sobre varias cuestiones de la naturaleza y la extensión de la materia oscura.

China se encuentra actualmente desarrollando su próxima generación de computadoras de alto rendimiento, las cuales serán hasta 10 veces más rápidas que Sunway. Se espera que estén disponibles para el año 2019. Con un tiempo de ejecución mayor que el de la supercomputadora actual, serán capaces de desvelar aún más secretos del cosmos.

La iniciativa prevé la fabricación de un computador capaz de procesar datos y resolver problemas miles de veces más rápido que las máquinas actuales mediante la utilización de procesadores hechos de moléculas de ADN en vez de chips de silicio. De esta forma, el proyecto estará basado en el uso combinado de las capacidades tecnológicas y biológicas.

Los científicos aseguran que la máquina será capaz de ejecutar todos los algoritmos posibles a través de la autorreplicación, una capacidad que le proveerán sus componentes de moléculas de ADN. Este compuesto orgánico es “un medio excelente para procesar y almacenar información”, aseguran los autores, apuntando que es muy estable y puede ser copiado de manera fiable.

Los científicos también anunciaron que estas máquinas podrán procesar datos incluso más rápido que las computadoras cuánticas, calculando varios modos de resolver un problema a la vez. Este es el primer diseño de fabricación de una NUTM presentado hasta el momento, una idea que —según dicen sus autores— hace poco tiempo era algo totalmente inconcebible.