星系形成建模-Illustris

星系形成建模-Illustris

專用API
服務(wù)商 服務(wù)商: IllustrisTNG
【更新時間: 2024.07.17】 Illustris API 當(dāng)然是面向空間的,但它可能是整個組中概念最高的 API。該 API 是作為訪問核心服務(wù)的另一種方式提供的,允許高數(shù)據(jù)量處理、搜索、提取、分析和可視化。
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什么是Illustris的星系形成建模?

“Illustris星系形成建模API” 是一個用于模擬和研究宇宙中星系形成和演化的工具。該API依托于Illustris項目,利用高分辨率和物理模型,進行大規(guī)模宇宙學(xué)模擬。通過該API,研究人員可以訪問模擬數(shù)據(jù),進行復(fù)雜的分析和可視化,探討星系的形成機制及其在宇宙中的分布和演化過程。

什么是Illustris的星系形成建模接口?

由服務(wù)使用方的應(yīng)用程序發(fā)起,以Restful風(fēng)格為主、通過公網(wǎng)HTTP協(xié)議調(diào)用Illustris的星系形成建模,從而實現(xiàn)程序的自動化交互,提高服務(wù)效率。

Illustris的星系形成建模有哪些核心功能?

  1. 朔望模擬:邁向星系形成的預(yù)測理論。
  2. 移動網(wǎng)格上的星系形成:以前所未有的物理保真度模擬宇宙體積。
  3. 填充哈勃序列:恢復(fù)星系形態(tài)的多樣性。
  4. 宇宙學(xué)背景:將星系尺度與宇宙大尺度結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來。

Illustris的星系形成建模的核心優(yōu)勢是什么?

  1. 高分辨率:提供前所未有的高分辨率模擬數(shù)據(jù),使研究更加精確。
  2. 綜合物理模型:結(jié)合多種物理模型,提供對星系形成和演化的全面理解。
  3. 大規(guī)模數(shù)據(jù):模擬了大量的星系和宇宙結(jié)構(gòu),提供豐富的數(shù)據(jù)資源供研究使用。

在哪些場景會用到Illustris的星系形成建模?

學(xué)術(shù)研究

研究人員可以利用該API獲取星系和宇宙結(jié)構(gòu)的詳細數(shù)據(jù),進行星系形成和演化機制的深入研究。

 

教育培訓(xùn)

通過可視化工具,教育工作者可以向?qū)W生展示宇宙結(jié)構(gòu)的形成過程,幫助理解復(fù)雜的天文概念。

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使用指南
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API入門指南

首先,啟動您選擇的接口并定義一個helper函數(shù),其目的是向指定的URL(“端點”)發(fā)出HTTP GET請求,并驗證響應(yīng)是否成功。如果響應(yīng)類型是JSON,則自動將其解碼為類似dict的對象。

>>> import requests
>>>
>>> baseUrl = 'http://www.illustris-project.org/api/'
>>> headers = {"api-key":"INSERT_API_KEY_HERE"}
>>>
>>> def get(path, params=None):
>>>     # make HTTP GET request to path
>>>     r = requests.get(path, params=params, headers=headers)
>>>
>>>     # raise exception if response code is not HTTP SUCCESS (200)
>>>     r.raise_for_status()
>>>
>>>     if r.headers['content-type'] == 'application/json':
>>>         return r.json() # parse json responses automatically
>>>     return r

向API根發(fā)出請求。

>>> r = get(baseUrl)

響應(yīng)是一個帶有一個鍵 "simulations" 的字典對象,它是 N (在本例中當(dāng)前為18)可用運行的列表:

>>> r.keys()
['simulations']

>>> len(r['simulations'])
18

打印出第一個字段的所有字段,以及所有18個字段的名稱。

>>> r['simulations'][0]
{'name': 'Illustris-1',
 'num_snapshots': 134,
 'url': 'http://www.illustris-project.org/api/Illustris-1/'}
 
>>> names = [sim['name'] for sim in r['simulations']]
>>> names
['Illustris-1',
 'Illustris-1-Dark',
 'Illustris-2',
 'Illustris-2-Dark',
 'Illustris-3',
 'Illustris-3-Dark',
 'Illustris-1-Subbox0',
 'Illustris-1-Subbox1',
 'Illustris-1-Subbox2',
 'Illustris-1-Subbox3',
 'Illustris-2-Subbox0',
 'Illustris-2-Subbox1',
 'Illustris-2-Subbox2',
 'Illustris-2-Subbox3',
 'Illustris-3-Subbox0',
 'Illustris-3-Subbox1',
 'Illustris-3-Subbox2',
 'Illustris-3-Subbox3']

正如預(yù)期的那樣,我們看到了Illustris的三個分辨率級別,三個暗物質(zhì)運行,以及每個“完整物理”運行的四個子框。每個條目只有三個字段: name 、 num_snapshots 和 url 。我們可以通過向指定的 url 提交請求來檢索特定模擬的完整元數(shù)據(jù)。

讓我們通過確定它是 r 中的哪個條目,然后請求該條目的 url 字段來查看Illustris-3。

>>> i = names.index('Illustris-3')
>>> i
4

>>> sim = get( r['simulations'][i]['url'] )
>>> sim.keys()
['softening_dm_max_phys',
 'omega_0',
 'snapshots',
 ...
 'softening_dm_comoving',
 'softening_gas_comoving']
 
>>> sim['num_dm']
94196375

請注意,我們實際上并不需要手動構(gòu)造URL。

一般來說,這是正確的:每當(dāng)API響應(yīng)引用另一個資源或端點時,它都使用絕對URL,可以直接跟蹤該URL以檢索該資源。這意味著,不需要知道API的結(jié)構(gòu)就可以導(dǎo)航它。

在這種情況下,我們可以從本頁底部的引用表中看到,檢索給定模擬的完整元數(shù)據(jù)的端點是 /api/{sim_name}/ 。因此,我們可以手動構(gòu)造URL www.illustris-project.org/api/Illustris-3/ 并發(fā)送請求。或者,我們可以簡單地遵循我們已經(jīng)到達相同位置的 url 字段。

 

詳情參考:https://www.illustris-project.org/data/docs/api/

 

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產(chǎn)品問答
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什么是宇宙學(xué)流體力學(xué)模擬?
宇宙學(xué)中的λ冷暗物質(zhì)(Lambda-CDM)范式目前得到了空間星系大尺度分布觀測數(shù)據(jù)的支持,它意味著宇宙中充滿了三種不同的成分:正常物質(zhì)(天文學(xué)家稱之為 "重子")、暗物質(zhì)和暗能量。控制這些成分物理行為的數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜,只能在非常特殊的簡化 "測試 "問題中精確求解。因此,要想了解近乎均勻的原始宇宙是如何演變成我們今天在夜空中觀測到的多種多樣的現(xiàn)象,就必須使用計算機模擬,通過數(shù)字方式將宇宙的某個部分向前演化。
?
模擬包括哪些物理知識?
除了引力和流體力學(xué)之外,非常復(fù)雜的物理過程,如擴散氣體中的化學(xué)過程、輻射和磁場也會影響宇宙結(jié)構(gòu)的形成。此外,結(jié)構(gòu)的形成是一個自我調(diào)節(jié)的過程,即形成的結(jié)構(gòu),尤其是恒星和黑洞,會影響其周圍環(huán)境以及下一代結(jié)構(gòu)的后續(xù)演化。在《幻景號》中,對恒星形成驅(qū)動的星系風(fēng)和黑洞熱能注入等一整套(即使并不完整)物理過程的建模貫穿了整個宇宙歷史。 這些復(fù)雜的模型對于獲得逼真的建模星系群至關(guān)重要。除了引力和流體力學(xué)之外,非常復(fù)雜的物理過程,如擴散氣體中的化學(xué)過程、輻射和磁場也會影響宇宙結(jié)構(gòu)的形成。此外,結(jié)構(gòu)的形成是一個自我調(diào)節(jié)的過程,即形成的結(jié)構(gòu),尤其是恒星和黑洞,會影響其周圍環(huán)境以及下一代結(jié)構(gòu)的后續(xù)演化。在《幻景號》中,對恒星形成驅(qū)動的星系風(fēng)和黑洞熱能注入等一整套(即使并不完整)物理過程的建模貫穿了整個宇宙歷史。 這些復(fù)雜的模型對于獲得逼真的建模星系群至關(guān)重要。
?
模擬利用了哪些計算方法?
在過去的幾十年里,僅包括萬有引力效應(yīng)的宇宙演化計算機模擬已經(jīng)達到了成熟和精確的程度,"千禧年 "模擬就是一個典型的例子。事實證明,那些試圖同時包含氣體處理方法的模擬(如 Illustris)要難得多。在計算機上模擬氣體有許多根本不同的方法。 在天體物理學(xué)中,大多數(shù)研究人員使用了以下兩種方法中的一種:(i) "平滑粒子流體力學(xué)",或 SPH,在這種方法中,氣態(tài)流體的質(zhì)量被分割成離散數(shù)量的粒子。這些粒子在重力和流體力學(xué)的合力作用下運動,它們在任何時候的位置都表明氣體的位置和運動方式。 (ii) 第二種 "歐拉 "或 "基于網(wǎng)格 "的方法,通常采用一種稱為 "自適應(yīng)網(wǎng)格細化 "或 AMR 的方案。在這種方法中,空間本身被劃分為一個網(wǎng)格,網(wǎng)格相鄰單元之間的氣體流動隨時間推移而計算。 Illustris模擬采用的是AREPO代碼中的另一種方法,我們通常稱之為 "移動非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格"。與 AMR 一樣,空間體積被離散為許多單獨的單元,但與 SPH 一樣,這些單元會隨著時間的推移而移動,以適應(yīng)其附近的氣體流動。因此,網(wǎng)格本身(稱為空間的沃羅諾網(wǎng)格)沒有優(yōu)先方向或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。在過去的幾年里,我們已經(jīng)證明,這種模擬氣體的新型方法與其他兩種方法相比具有顯著的優(yōu)勢,特別是對于像 Illustris 這樣的大型宇宙學(xué)模擬。除了精確之外,AREPO 代碼還非常高效--它可以同時在數(shù)以萬計的計算機內(nèi)核上運行,充分利用了目前 "高性能計算"(HPC)界用于科學(xué)研究的一些最大的計算機。Illustris模擬在法國、德國和美國的超級計算機上運行。 最大的一次在8192個計算核心上運行,耗時1900萬個CPU小時(相當(dāng)于一個計算機CPU運行1900萬個小時,或約2000年)。
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關(guān)于我們
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IllustrisTNG
企業(yè)
Illustris項目是一個大型的宇宙模擬項目,旨在通過超級計算機模擬宇宙的演化過程。該項目通過模擬星系的形成和演化,提供了大量關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)和星系特性的數(shù)據(jù)。此外,Illustris還與Galaxy Zoo等項目合作,使公眾能夠參與到星系的分類和研究中。
聯(lián)系信息
服務(wù)時間: 00:00:00至24:00:00
網(wǎng)頁在線客服: 咨詢
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最可能同場景使用的其他API
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API入門指南

首先,啟動您選擇的接口并定義一個helper函數(shù),其目的是向指定的URL(“端點”)發(fā)出HTTP GET請求,并驗證響應(yīng)是否成功。如果響應(yīng)類型是JSON,則自動將其解碼為類似dict的對象。

>>> import requests
>>>
>>> baseUrl = 'http://www.illustris-project.org/api/'
>>> headers = {"api-key":"INSERT_API_KEY_HERE"}
>>>
>>> def get(path, params=None):
>>>     # make HTTP GET request to path
>>>     r = requests.get(path, params=params, headers=headers)
>>>
>>>     # raise exception if response code is not HTTP SUCCESS (200)
>>>     r.raise_for_status()
>>>
>>>     if r.headers['content-type'] == 'application/json':
>>>         return r.json() # parse json responses automatically
>>>     return r

向API根發(fā)出請求。

>>> r = get(baseUrl)

響應(yīng)是一個帶有一個鍵 "simulations" 的字典對象,它是 N (在本例中當(dāng)前為18)可用運行的列表:

>>> r.keys()
['simulations']

>>> len(r['simulations'])
18

打印出第一個字段的所有字段,以及所有18個字段的名稱。

>>> r['simulations'][0]
{'name': 'Illustris-1',
 'num_snapshots': 134,
 'url': 'http://www.illustris-project.org/api/Illustris-1/'}
 
>>> names = [sim['name'] for sim in r['simulations']]
>>> names
['Illustris-1',
 'Illustris-1-Dark',
 'Illustris-2',
 'Illustris-2-Dark',
 'Illustris-3',
 'Illustris-3-Dark',
 'Illustris-1-Subbox0',
 'Illustris-1-Subbox1',
 'Illustris-1-Subbox2',
 'Illustris-1-Subbox3',
 'Illustris-2-Subbox0',
 'Illustris-2-Subbox1',
 'Illustris-2-Subbox2',
 'Illustris-2-Subbox3',
 'Illustris-3-Subbox0',
 'Illustris-3-Subbox1',
 'Illustris-3-Subbox2',
 'Illustris-3-Subbox3']

正如預(yù)期的那樣,我們看到了Illustris的三個分辨率級別,三個暗物質(zhì)運行,以及每個“完整物理”運行的四個子框。每個條目只有三個字段: name 、 num_snapshots 和 url 。我們可以通過向指定的 url 提交請求來檢索特定模擬的完整元數(shù)據(jù)。

讓我們通過確定它是 r 中的哪個條目,然后請求該條目的 url 字段來查看Illustris-3。

>>> i = names.index('Illustris-3')
>>> i
4

>>> sim = get( r['simulations'][i]['url'] )
>>> sim.keys()
['softening_dm_max_phys',
 'omega_0',
 'snapshots',
 ...
 'softening_dm_comoving',
 'softening_gas_comoving']
 
>>> sim['num_dm']
94196375

請注意,我們實際上并不需要手動構(gòu)造URL。

一般來說,這是正確的:每當(dāng)API響應(yīng)引用另一個資源或端點時,它都使用絕對URL,可以直接跟蹤該URL以檢索該資源。這意味著,不需要知道API的結(jié)構(gòu)就可以導(dǎo)航它。

在這種情況下,我們可以從本頁底部的引用表中看到,檢索給定模擬的完整元數(shù)據(jù)的端點是 /api/{sim_name}/ 。因此,我們可以手動構(gòu)造URL www.illustris-project.org/api/Illustris-3/ 并發(fā)送請求。或者,我們可以簡單地遵循我們已經(jīng)到達相同位置的 url 字段。

 

詳情參考:https://www.illustris-project.org/data/docs/api/

 

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什么是宇宙學(xué)流體力學(xué)模擬?
宇宙學(xué)中的λ冷暗物質(zhì)(Lambda-CDM)范式目前得到了空間星系大尺度分布觀測數(shù)據(jù)的支持,它意味著宇宙中充滿了三種不同的成分:正常物質(zhì)(天文學(xué)家稱之為 "重子")、暗物質(zhì)和暗能量。控制這些成分物理行為的數(shù)學(xué)模型非常復(fù)雜,只能在非常特殊的簡化 "測試 "問題中精確求解。因此,要想了解近乎均勻的原始宇宙是如何演變成我們今天在夜空中觀測到的多種多樣的現(xiàn)象,就必須使用計算機模擬,通過數(shù)字方式將宇宙的某個部分向前演化。
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模擬包括哪些物理知識?
除了引力和流體力學(xué)之外,非常復(fù)雜的物理過程,如擴散氣體中的化學(xué)過程、輻射和磁場也會影響宇宙結(jié)構(gòu)的形成。此外,結(jié)構(gòu)的形成是一個自我調(diào)節(jié)的過程,即形成的結(jié)構(gòu),尤其是恒星和黑洞,會影響其周圍環(huán)境以及下一代結(jié)構(gòu)的后續(xù)演化。在《幻景號》中,對恒星形成驅(qū)動的星系風(fēng)和黑洞熱能注入等一整套(即使并不完整)物理過程的建模貫穿了整個宇宙歷史。 這些復(fù)雜的模型對于獲得逼真的建模星系群至關(guān)重要。除了引力和流體力學(xué)之外,非常復(fù)雜的物理過程,如擴散氣體中的化學(xué)過程、輻射和磁場也會影響宇宙結(jié)構(gòu)的形成。此外,結(jié)構(gòu)的形成是一個自我調(diào)節(jié)的過程,即形成的結(jié)構(gòu),尤其是恒星和黑洞,會影響其周圍環(huán)境以及下一代結(jié)構(gòu)的后續(xù)演化。在《幻景號》中,對恒星形成驅(qū)動的星系風(fēng)和黑洞熱能注入等一整套(即使并不完整)物理過程的建模貫穿了整個宇宙歷史。 這些復(fù)雜的模型對于獲得逼真的建模星系群至關(guān)重要。
?
模擬利用了哪些計算方法?
在過去的幾十年里,僅包括萬有引力效應(yīng)的宇宙演化計算機模擬已經(jīng)達到了成熟和精確的程度,"千禧年 "模擬就是一個典型的例子。事實證明,那些試圖同時包含氣體處理方法的模擬(如 Illustris)要難得多。在計算機上模擬氣體有許多根本不同的方法。 在天體物理學(xué)中,大多數(shù)研究人員使用了以下兩種方法中的一種:(i) "平滑粒子流體力學(xué)",或 SPH,在這種方法中,氣態(tài)流體的質(zhì)量被分割成離散數(shù)量的粒子。這些粒子在重力和流體力學(xué)的合力作用下運動,它們在任何時候的位置都表明氣體的位置和運動方式。 (ii) 第二種 "歐拉 "或 "基于網(wǎng)格 "的方法,通常采用一種稱為 "自適應(yīng)網(wǎng)格細化 "或 AMR 的方案。在這種方法中,空間本身被劃分為一個網(wǎng)格,網(wǎng)格相鄰單元之間的氣體流動隨時間推移而計算。 Illustris模擬采用的是AREPO代碼中的另一種方法,我們通常稱之為 "移動非結(jié)構(gòu)網(wǎng)格"。與 AMR 一樣,空間體積被離散為許多單獨的單元,但與 SPH 一樣,這些單元會隨著時間的推移而移動,以適應(yīng)其附近的氣體流動。因此,網(wǎng)格本身(稱為空間的沃羅諾網(wǎng)格)沒有優(yōu)先方向或網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)。在過去的幾年里,我們已經(jīng)證明,這種模擬氣體的新型方法與其他兩種方法相比具有顯著的優(yōu)勢,特別是對于像 Illustris 這樣的大型宇宙學(xué)模擬。除了精確之外,AREPO 代碼還非常高效--它可以同時在數(shù)以萬計的計算機內(nèi)核上運行,充分利用了目前 "高性能計算"(HPC)界用于科學(xué)研究的一些最大的計算機。Illustris模擬在法國、德國和美國的超級計算機上運行。 最大的一次在8192個計算核心上運行,耗時1900萬個CPU小時(相當(dāng)于一個計算機CPU運行1900萬個小時,或約2000年)。
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IllustrisTNG
企業(yè)
Illustris項目是一個大型的宇宙模擬項目,旨在通過超級計算機模擬宇宙的演化過程。該項目通過模擬星系的形成和演化,提供了大量關(guān)于宇宙結(jié)構(gòu)和星系特性的數(shù)據(jù)。此外,Illustris還與Galaxy Zoo等項目合作,使公眾能夠參與到星系的分類和研究中。
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