我们银河系的星际尺度 $N$-body/流体动力学模拟：耦合代理模型
星系天体物理
2025-10-28 v1 分布式、并行与集群计算
机器学习
计算物理
摘要
计算天文学的主要目标是以足够的分辨率模拟银河系，直至单个星体。然而，由于某些小尺度、短时间尺度的现象（如超新星爆炸），规模性问题仍然存在。我们开发了一种新型的 -body/流体动力学模拟集成方案，与机器学习协同工作。该方法通过代理模型绕过超新星爆炸导致的短时间步长，从而提高了可扩展性。通过该方法，我们达到了 3000 亿粒子，使用 148,900 个节点，相当于 714 万核 CPU 核心，突破了当前最先进模拟面临的十亿粒子 barrier。这种分辨率允许我们进行首次星际尺度的星系模拟，这解析了银河系中单个星体。该性能在超过 个 CPU 核心上进行，目前使用 A64FX 和 X86-64 处理器以及 NVIDIA CUDA GPU 的最先进模拟中，这是当前的上限。
引用
@article{arxiv.2510.23330,
title = {The First Star-by-star $N$-body/Hydrodynamics Simulation of Our Galaxy Coupling with a Surrogate Model},
author = {Keiya Hirashima and Michiko S. Fujii and Takayuki R. Saitoh and Naoto Harada and Kentaro Nomura and Kohji Yoshikawa and Yutaka Hirai and Tetsuro Asano and Kana Moriwaki and Masaki Iwasawa and Takashi Okamoto and Junichiro Makino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.23330},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 7 figures, 7 tables, IEEE/ACM Supercomputing Conference (SC25)