Frontier, le deuxième superordinateur le plus rapide du monde, a utilisé la matière noire ainsi que le mouvement des gaz et du plasma, plutôt que de se limiter à la gravité, pour modéliser l'univers observable. Notre compréhension de l'univers a franchi une étape majeure grâce à Frontier, un superordinateur qui a généré une simulation d'une ampleur inédite.
Frontier s'est appuyé sur une plateforme logicielle développée dans le cadre du projet ExaSky, financé par le U.S. Department of Energy (DOE) à hauteur de 1,8 milliard de dollars dans le cadre de l'initiative Exascale Computing Project, la plus grande initiative de recherche et développement logiciel du DOE. Il s'agit d'un exploit technologique majeur, positionnant Frontier comme un pionnier dans l'exploration numérique du cosmos.
Un bond technologique sans précédent
Dans le cadre d'ExaSky, les applications scientifiques devaient fonctionner jusqu'à 50 fois plus vite que les modèles précédents. Mais Frontier a dépassé toutes les attentes, atteignant une vitesse près de 300 fois supérieure aux simulations comparables, notamment celles de la lune Titan de Saturne. Pendant sept ans, l'équipe du DOE a perfectionné les capacités des supercalculateurs exascale comme Frontier, permettant ainsi des simulations hydrodynamiques cosmologiques, bien plus complexes, intégrant l'expansion de l'univers et l'influence de la matière noire, contrairement aux modèles précédents qui se limitaient à la gravité, aux gaz ou au plasma.
L'ampleur de cette avancée est exceptionnelle : pour la première fois, il est possible de modéliser l'évolution de l'univers avec une fidélité inégalée, en tenant compte des interactions complexes entre la matière noire, l'énergie noire et les forces fondamentales. Ce type de calcul nécessitait autrefois des décennies d'analyses manuelles et de simplifications. Désormais, Frontier permet d'explorer ces phénomènes à une échelle gigantesque et avec une précision jamais atteinte.
L'impact de Frontier sur la compréhension du cosmos
Les simulations effectuées par Frontier permettent de mieux comprendre comment les structures cosmiques se sont formées et évoluées au fil du temps. Grâce à sa puissance de calcul, les chercheurs peuvent étudier :
- La formation des galaxies et leur distribution à grande échelle dans l'univers.
- Les interactions gravitationnelles complexes entre matière visible et matière noire.
- L'expansion accélérée de l'univers sous l'influence de l'énergie noire.
- Les conditions initiales du Big Bang et les phénomènes encore inexpliqués du cosmos primitif.
Les implications de ces découvertes sont énormes. Les modèles produits par Frontier pourraient permettre de tester des théories alternatives sur la gravité, de mieux comprendre la nature de l'énergie noire, voire de proposer de nouvelles lois fondamentales de la physique.
Et si tout devait être repensé ? Tester l'approche AlphaZero et la RAZ naturelle
Une ligne droite peut être horizontale, verticale ou transversale. Cette capacité à redéfinir les bases a été explorée par Albert Einstein dans sa recherche sur la relativité. De la même manière, l'approche AlphaZero pourrait être appliquée aux simulations cosmologiques. Plutôt que de partir de modèles préconstruits, pourquoi ne pas laisser une intelligence artificielle explorer les lois fondamentales de la physique à partir de principes premiers, sans intervention humaine, et observer si elle retrouve les mêmes concepts que nous ?
AlphaZero fonctionne sans connaissances préalables en apprenant par auto-entraînement. Appliqué à la cosmologie, cela signifierait que l'IA découvrirait les règles physiques sans les biais de nos théories existantes. Quelles données utiliserait-elle ? Peut-elle détecter des incohérences que nous avons manquées ?
Dans la réalité, ce concept s'exprime naturellement à travers chaque nouvelle naissance humaine, qui constitue une véritable RAZ (Remise À Zéro) cognitive. Chaque individu naît sans biais théoriques imposés et reconstruit progressivement sa propre compréhension du monde en fonction de son environnement et de ses expériences. Cette capacité d'apprentissage pure, libre des hypothèses préexistantes, est un parallèle frappant avec l'approche AlphaZero, où l'IA repart de zéro pour redécouvrir les règles sous-jacentes du système. Ainsi, en appliquant cette méthode aux simulations cosmologiques, il serait possible d'explorer l'univers sous un regard totalement neuf, dépourvu des influences de nos modèles actuels.
Données observationnelles et tensions cosmologiques
Les simulations doivent être confrontées à la réalité. Parmi les données essentielles figurent :
- Le fond diffus cosmologique : trace fossile du Big Bang
- Les supernovae : indicateurs de l'expansion de l'univers
- Les galaxies et les amas de galaxies : structures majeures
Cependant, des tensions subsistent entre théories et observations, notamment la détermination de la constante de Hubble. Frontier pourrait-il aider à résoudre ces problèmes ?
Et si Frontier reproduisait cette erreur à l'échelle cosmique ? Peut-on corriger avec AlphaZero ?
Si notre cadre de référence est biaisé dès le départ, le superordinateur ne fera qu'amplifier cette erreur en la perfectionnant. Tester un modèle à la AlphaZero permettrait de voir si une IA, en partant sans hypothèses humaines, parviendrait à des conclusions différentes ou à une redécouverte autonome des lois universelles.
Un tel programme pourrait offrir une révolution conceptuelle, comparable à l'introduction de la relativité ou de la mécanique quantique au siècle dernier. En permettant à une IA d'explorer toutes les possibilités sans contraintes humaines, nous pourrions découvrir des phénomènes jusqu'ici insoupçonnés et remettre en question des hypothèses profondément ancrées dans notre compréhension de l'univers.
Le supercalculateur Frontier marque une avancée majeure dans la modélisation du cosmos, mais il pose une question fondamentale sur la fiabilité des simulations basées sur des hypothèses humaines.
Si nous entraînons une machine à partir de postulats biaisés, elle ne pourra que perfectionner l'erreur.
À l'instar de l'ordinateur qui apprend à mettre le pied droit dans la chaussure gauche, Frontier pourrait construire une vision totalement cohérente d'un univers... qui n'existe peut-être pas.
Mais cette nouvelle ère du calcul scientifique offre aussi une opportunité sans précédent : celle de tester nos théories comme jamais auparavant et d'ouvrir la voie à une science plus autonome et plus audacieuse. Peut-être est-il temps de laisser l'IA explorer le cosmos avec un regard neuf, sans nos biais cognitifs ni nos limites actuelles.
L'ultime question est donc la suivante :
Et si la vraie découverte scientifique n'était pas d'affiner nos modèles actuels, mais de laisser l'IA redécouvrir l'univers sans nos biais ?
Olivier Evan, ai7ia.com @olivier_evan