Más allá del espacio conocido: la inteligencia artificial será clave para el conocimiento del universo

• La inteligencia artificial y los macrodatos se están convirtiendo en herramientas básicas para analizar y clasificar la enorme cantidad de datos que genera la investigación del universo.
• Los sistemas de reconocimiento de imagen impulsados por inteligencia artificial agilizan las tareas de detección de fenómenos astronómicos que, hasta ahora, ocupaba gran parte del tiempo de investigación de los científicos.
• La habilidad para encontrar patrones de la inteligencia artificial hace posible crear nuevas líneas de investigación sobre la composición y conocimiento del universo.

La tecnología y el espacio siempre han tenido una relación muy estrecha. La primera cámara digital, el desarrollo de mejores sistemas de transmisión de las comunicaciones, la invención de nuevos materiales más resistentes, etc. La lista es enorme.

La inteligencia artificial, considerada por muchos como “la nueva electricidad” por su impacto en el resto de tecnologías actuales, también se asoma al abismo del universo para contribuir en su estudio y ayudar a los investigadores a descubrir todos sus misterios.

La ayuda de la inteligencia artificial puede resultar una gran ventaja para los científicos gracias a su capacidad para procesar grandes cantidades de datos y mostrarlos segmentados para facilitar las tareas de consulta y utilización de esos datos, agilizando todo el proceso que, de otro modo, llevaría décadas procesar.

Buscando más allá de las estrellas visibles

Es imposible hablar de investigación del universo sin imaginar a un astrónomo mirando las estrellas a través de un telescopio para descubrir nuevos puntos brillantes en la gran bóveda de estrellas que rodea a este pequeño planeta azul llamado La Tierra.

Algo menos romántica e idealizada es una de las tareas que se le ha asignado a la inteligencia artificial en el ámbito de la investigación del universo, pero no por ello es menos útil ya que aprovecha las extraordinarias cualidades que la inteligencia artificial ha desarrollado en el reconocimiento de imágenes para analizar las imágenes que han tomado los telescopios.

Existe un fenómeno astronómico llamado lentes gravitacionales que Einstein ya predijo en su Teoría de la relatividad. Cuando una galaxia o agujero negro se interpone entre un objeto brillante lejano y un observador en La Tierra crea una desviación de la luz que genera un halo de luz a su alrededor.

Este halo, llamado lente gravitacional, permite descubrir la presencia de agujeros negros y otros objetos masivos que se desenmascaran ante el “contraluz” de una galaxia lejana.

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Las lentes gravitacionales también permiten adivinar la posición de galaxias y sistemas planetarios en función de la ubicación de esta lente gravitacional. Es decir, que vienen a ser una suerte de telescopio espacial que aporta información valiosa tanto de los cuerpos brillantes que se ven, como de los que no se ven directamente, pero cuya silueta se recorta en el vacío del universo.

El análisis y la búsqueda de estas lentes gravitacionales se ha convertido en una de las tareas más importantes para la exploración espacial ya que se comportan como testigos luminosos que indican a los astrofísicos en qué dirección deben buscar nuevas galaxias, pero también en una de las más tediosas.

Un investigador avezado podría clasificar unas 700 imágenes espaciales en una hora en busca de lentes gravitacionales, mientras que una inteligencia artificial debidamente entrenada mediante aprendizaje automático específico para esa tarea, consigue clasificar más de 30.000 imágenes gracias a los grandes avances de la inteligencia artificial en el reconocimiento de imagen.

El uso de la inteligencia en el reconocimiento de imágenes ha conseguido optimizar los tiempos ya que permite procesar todas las imágenes en menos tiempo y acelerar el descubrimiento de lentes gravitacionales.

Por primera vez en la historia, la tecnología que se usa en la exploración del espacio no ha sido desarrollada y perfeccionada en proyectos espaciales para después pasar a una comercialización generalizada al gran público. Sino que ha sido el público quien, usando el sistema de reconocimiento de imágenes en su día a día, ha entrenado a esta inteligencia artificial sirviendo como base de datos masiva.

Una de las claves para el enorme desarrollo de las capacidades en el ámbito del reconocimiento de imágenes de la inteligencia artificial está en la integración de esta tecnología en la cámara de algunos móviles como los Huawei P30 Pro o los Huawei Mate 20 Pro.

Las cámaras de estos móviles integran una inteligencia artificial que detecta la escena que se va a fotografiar y ajustan los parámetros de la cámara teniendo en cuenta las condiciones de luz, la posición del objeto y el tipo de objeto. Además, reconocen su silueta para aislarlo en distintas capas y así mejorar la profundidad y calidad final de la imagen.

Como puedes imaginar, todo este entrenamiento diario reconociendo millones de objetos y escenas diferentes ha sido clave para desarrollar unos sistemas de reconocimiento de imágenes de incalculable valor para la ciencia.

Un universo por analizar

El reconocimiento de imágenes no es el único campo en el que la inteligencia artificial aporta una inestimable ayuda en la exploración y el descubrimiento del espacio. El procesamiento y clasificación de grandes cantidades de datos es otro de los ámbitos en los que se está incrementando el uso de la inteligencia artificial en el estudio del universo.

Por poner solo un ejemplo, el Gran Telescopio para Rastreos o Sondeos Sinópticos qué se está construyendo norte de Chile y entrará en funcionamiento en 2022, generará un total de 15 TB al día de datos y se espera que su cámara pueda tomar unas 200.000 fotografías al año.

Ante esta creciente avalancha de datos, una de las tareas principales de la inteligencia artificial será procesar toda esa información y clasificar las secuencias de datos en busca de señales interesantes que puedan identificar nuevas estrellas, púlsares o galaxias ocultas.

Todo este procesado de datos no solo ayudaría a los astrofísicos a tener una visión más global de la información que recogen los instrumentos, sino que ahorra tiempo y recursos en las investigaciones, algo que acelera el tiempo para los nuevos descubrimientos y contribuye a reducir el coste de los proyectos científicos.

La inteligencia artificial permite generar nuevas líneas de investigación espacial

Aprovechando la capacidad de la inteligencia artificial para detectar patrones y tendencias, los investigadores están considerando ampliar su rango de acción y aplicar todo este potencial al estudio de nuevas líneas de investigación.

Gracias al aprendizaje automático, la inteligencia artificial puede utilizarse para completar las lagunas de conocimiento que todavía albergan muchos rincones del universo. Tomando como referencia los datos que sí se conocen, la inteligencia artificial podría completar los huecos de datos que todavía no se han recopilado para formular nuevas hipótesis y abrir nuevos caminos en la investigación del universo.

Lo que proponen los científicos no es algo nuevo. Grandes fabricantes tecnológicos como Huawei ya han usado la inteligencia artificial para completar información donde no la había basándose en datos que sí existían previamente.

En concreto, Huawei utilizó la inteligencia artificial integrada en su Huawei Mate 20 Pro para completar la famosa Sinfonía n.º 8 “Inacabada” de Schubert que ha permanecido más de 200 años sin concluir. Huawei entrenó a su inteligencia artificial para que analizara los patrones de armonías y composición de las partes que Schubert dejó finalizadas, para completar el resto de la sinfonía.

Los científicos son conscientes de que las hipótesis que se formulen con esta estrategia no se pueden tomar como una certeza absoluta, como sí podría hacerse a partir de evidencias basadas en pruebas científicas. Sin embargo, sí podría servir como un sendero de migas de pan que lleve al descubrimiento y confirmación de las teorías que propusiera la inteligencia artificial.

Al fin y al cabo, no sería la primera (ni la última) vez que en ciencia se formulan hipótesis que no pueden ser demostradas en el momento en que se formulan, hasta que años o décadas más tarde, los avances de la ciencia permiten corroborarlas (o desmentirlas). La diferencia es que, en lugar de formularla un astrofísico, lo haría una inteligencia artificial especialmente entrenada para arrojar luz sobre los rincones más oscuros del universo.