我們所在的宇宙到底是什么樣的結(jié)構(gòu)，宇宙中存在的各種物質(zhì)究竟如何分布，各種物質(zhì)間如何作用？圍繞這上述的種種，人類一直都在進(jìn)行不懈的探索，而隨著新的科技手段的引入，我們的探索將愈加接近事情的本源。

2012年9月，德國天文學(xué)家開發(fā)了一種新的人工智能算法，憑借前所未有的精確度來繪制和解釋環(huán)繞在我們周圍時(shí)空的宇宙結(jié)構(gòu)和動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。本項(xiàng)研究由位于德國北方城市波茨坦的萊布尼茨天體物理學(xué)研究所科學(xué)家弗朗西斯科·西薩拉（Francisco　Kitaura）博士領(lǐng)導(dǎo)，該研究團(tuán)隊(duì)將最新研究成果發(fā)表在英國皇家天文學(xué)會(huì)的每月通告上?？茖W(xué)家們以往總是使用大型望遠(yuǎn)鏡來瀏覽天空，為成千上萬的星系繪制坐標(biāo)和測算距離，從而構(gòu)造出大范圍的宇宙結(jié)構(gòu)圖。

但是，天文學(xué)家所觀測到的分布情況是有趣也難以解釋的，因?yàn)橛钪嬷蟹植嫉凝嫶笮窍担▓F(tuán)）不但形成復(fù)雜的“宇宙網(wǎng)”，而且星系之間還分布著相互連接的細(xì)絲和大片的真空區(qū)域。圖中顯示了本星系群宇宙空間的圖像數(shù)據(jù)，所繪制的圖像對應(yīng)宇宙天區(qū)為每邊長3.7億光年，紅色的圓圈標(biāo)記了星系的位置，由2微米紅移巡天（2MRS）觀測，該計(jì)劃對超過4.5萬個(gè)星系的位置和距離進(jìn)行了測量。藍(lán)色的圓圈為穿過“隱帶”（銀河系周圍聚集星際物質(zhì)的不規(guī)則帶）一些隨機(jī)分布的星系。

如此多樣時(shí)空結(jié)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)力是萬有引力，其來源由兩部分組成：首先，構(gòu)成宇宙的5%　是“正?！蔽镔|(zhì)，這些物質(zhì)構(gòu)成了恒星、行星、塵埃和其他可見的物質(zhì)，其次的23%是不可見的“暗”物質(zhì)，除此之外宇宙中72%由神秘的“暗能量”構(gòu)成，而不是此前經(jīng)典理論所認(rèn)為的由可能導(dǎo)致宇宙加速膨脹的引力統(tǒng)治著。這三種構(gòu)成宇宙的組分在一個(gè)被稱為Λ-冷暗物質(zhì)（Lambda3c9464cfdce48d57eb289955fbe87c74965fe2152b8e4241f1da6b6b751f1fb6-CDM）的模型中被提及，引入了宇宙學(xué)常數(shù)來解釋導(dǎo)致宇宙加速膨脹的暗能量，使得宇宙大尺度結(jié)構(gòu)和3K輻射理論可完整描述。

測量宇宙大爆炸的余熱讓天文學(xué)家能夠確定包括銀河在內(nèi)的星系演化動(dòng)態(tài)模型，這種余熱被稱作是宇宙微波背景輻射，這是大約在137億年前宇宙大爆炸之后發(fā)出并彌散在宇宙空間中的電磁輻射，也可以稱為3K輻射。天文學(xué)家試圖通過對我們周圍物質(zhì)的分布情況及其相互間的萬有引力來研究這種動(dòng)態(tài)，但該情況被繪制同一區(qū)域內(nèi)暗物質(zhì)所制約，因?yàn)楹笳唠y以統(tǒng)籌到該體系之中。

將暗物質(zhì)分布情況與星系之間相互對應(yīng)符合就如同在繪制歐洲地圖時(shí)，使用只顯示夜晚人口密集地區(qū)亮光的衛(wèi)星地圖。為了解決這個(gè)問題，研究人員開發(fā)出一種基于人工智能的新型算法，其依據(jù)宇宙微波背景輻射并可觀察到宇宙密度波動(dòng)的影響，最后顯示出從137億年前的宇宙大爆炸時(shí)期至今天星系的演化過程，新的人工智能算法可看到星系分布與運(yùn)動(dòng)之間的關(guān)系。

科學(xué)家的研究成果也與Λ-冷暗物質(zhì)（Lambda-CDM）模型的預(yù)測相符，為了解釋星系剩余的20%速度，我們需要考慮在4.6億光年外宇宙物質(zhì)分布通過宇宙大尺度結(jié)構(gòu)對本星系群產(chǎn)生的影響，但目前的數(shù)據(jù)在如此超距離上并不太可靠。盡管這樣，我們的預(yù)測模型還是前進(jìn)了一大步，在人工智能技術(shù)的幫助下，我們以前所未有的精確性推演本星系群在宇宙大尺度結(jié)構(gòu)的物質(zhì)分布上所產(chǎn)生的影響，并研究宇宙大尺度結(jié)構(gòu)是如何應(yīng)運(yùn)而生的。

宇宙時(shí)空結(jié)構(gòu)圖像中對應(yīng)宇宙天區(qū)為每邊長3.7億光年，紅色的圓圈標(biāo)記了星系的位置，藍(lán)色的圓圈為隨機(jī)分布的星系。