Collaborative Research: CDS&E: AI-Enhanced Exascale Simulations Of The Earliest Galaxies
合作研究:CDS
基本信息
- 批准号:2108076
- 负责人:
- 金额:$ 46.35万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2021
- 资助国家:美国
- 起止时间:2021-09-01 至 2024-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Impressive recent advances in accelerating physics-based scientific simulations using deep neural network-trained surrogate models have stimulated this project, to use such models to accelerate cosmological simulations of the formation of the first galaxies, including chemical pre-enrichment by Population III stars. The surrogate model will be trained on high-resolution adaptive mesh refinement (AMR) simulations and validated by incorporating it into AMR simulations of lower spatial resolution. Once validated, this approach will become part of Enzo-E, the highly scalable version of the widely used Enzo code. A principal goal is to establish the validity and usefulness of this pathfinding approach, addressing a frontier problem in astronomy by combining numerical simulations with machine learning. This technical methodology can be customized for other astrophysical situations where a vast range of scales inhibits a direct numerical assault. It will also help to stimulate adoption of surrogate models in multiple disciplines, and lead to improved science-informed deep learning neural network designs.The surrogate model, to be called Pop3Net, is composed of several convolutional deep neural networks of custom design which predict when and where Pop III stars form, and other networks that emulate radiative and chemical feedback effects. Pop3Net will be trained using state-of-the-art full-physics simulations of the formation of the first galaxies. The hybrid Enzo-E+Pop3Net code will be used to simulate the formation of large ensembles of high redshift galaxies, computing synthetic observations using the Powderday package, to compare with future data from the James Webb Space Telescope and the Nancy Grace Roman Space Telescope. This part of the work will examine how sensitive galaxy properties are to the chemical enrichment history of the first galaxies, including supersonic baryon-dark matter streaming velocity effects.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
最近在使用深度神经网络训练的代理模型加速基于物理学的科学模拟方面取得了令人印象深刻的进展,这刺激了这个项目,使用这些模型加速第一个星系形成的宇宙学模拟,包括第三星族恒星的化学预富集。 代理模型将在高分辨率自适应网格细化(AMR)模拟上进行训练,并通过将其纳入较低空间分辨率的AMR模拟进行验证。 一旦得到验证,这种方法将成为Enzo-E的一部分,Enzo-E是广泛使用的Enzo代码的高度可扩展版本。 主要目标是建立这种寻路方法的有效性和实用性,通过将数值模拟与机器学习相结合来解决天文学中的前沿问题。 这种技术方法可以为其他天体物理学情况定制,其中大范围的尺度抑制了直接的数值攻击。 它还将有助于刺激多个学科采用替代模型,并导致改进的科学知情的深度学习神经网络设计。替代模型将被称为Pop3 Net,由几个定制设计的卷积深度神经网络组成,用于预测Pop III恒星形成的时间和地点,以及其他模拟辐射和化学反馈效应的网络。 Pop3 Net将使用第一个星系形成的最先进的全物理模拟进行训练。 混合Enzo-E+ Pop3 Net代码将用于模拟高红移星系的大集合的形成,使用Powderday包计算合成观测,以与詹姆斯韦伯太空望远镜和南希格雷斯罗马太空望远镜的未来数据进行比较。 这部分的工作将研究如何敏感的星系属性是第一个星系的化学富集的历史,包括超音速重子-暗物质流速度的影响。这个奖项反映了NSF的法定使命,并已被认为是值得通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估的支持。
项目成果
期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Connecting Primordial Star-forming Regions and Second-generation Star Formation in the Phoenix Simulations
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- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Wells, Azton I.;Norman, Michael L.
- 通讯作者:Norman, Michael L.
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