ALeRCE será broker del Vera C. Rubin, que iniciará su operación en 2024. La iniciativa se creó en 2017 y usa algoritmos de inteligencia artificial para detectar y clasificar objetos y eventos en el Universo de forma automática.
El proyecto Automatic Learning for the Rapid Classification of Events ALeRCE (Aprendizaje Automático para la clasificación rápida de Eventos en español), integrado por investigadores de diversas disciplinas e instituciones nacionales como la Universidad de Concepción (UdeC), fue anunciado como el único representante chileno elegido para operar, en calidad de broker, los sistemas oficiales de clasificación y alerta temprana de los datos que registre el Observatorio Vera C. Rubin. Este está en construcción en el Cerro Pachón de la Región de Coquimbo y se proyecta que en 2024 inicie sus operaciones con las que, desde Chile, revolucionará el desarrollo de las ciencias astronómicas y la comprensión del universo.
Y es que explosiones de supernovas, agujeros negros supermasivos, estrellas variables, asteroides del Sistema Solar y, con certeza, objetos todavía desconocidos para la humanidad podrán estudiarse en tiempo real y de forma masiva gracias a los avances científicos-tecnológicos que supone el observatorio, que combinará las herramientas astronómicas con las de big data (macrodatos o inteligencia de datos). Es el corazón del funcionamiento de ALeRCE, iniciativa creada en 2017 para contribuir a avanzar en astronomía y que usa algoritmos y técnicas de inteligencia artificial (IA) como el machine learning para detectar y clasificar velozmente objetos y eventos en el universo, explica el doctor Guillermo Cabrera, coordinador de Machine Learning y uno de los fundadores de ALeRCE, y director de la Unidad de Data Science de la UdeC.
Datos masivos
Vera C. Rubin, proyecto estadounidense que se conoció como Gran Telescopio para Rastreos o Sondeos Sinópticos y desarrollará el Legacy Survey of Space and Time (Lsst), estudio planificado de 10 años del cielo austral, considera la operación de un megatelescopio y contará con la mayor cámara digital del mundo, de más de 3 mil millones de píxeles, con un campo de visión que le permitirá producir una fotografía de la totalidad del cielo visible cada tres días. Además, “va a producir 30 terabytes (TB) de datos por noche”, precisa el doctor Cabrera. Enorme volumen de información que se recibirá a diario y debe ser procesada rápido porque cada nuevo día llegarán 30 TB más. Para comprender la masividad, un ejemplo es que hay computadores o discos duros externos con 1 TB de almacenamiento que supone gran capacidad.
ALeRCE
ALeRCE
De ahí que la recepción y análisis de datos requiera de infraestructura tecnológica sin precedentes, con centros de datos y sistemas de fibra óptica exclusivos para este proyecto en Chile y Estados Unidos, además de sistemas de procesamiento que permitan identificar los eventos más interesantes en tiempo real.
En ello el crucial aporte de ALeRCE en el análisis automático de la monumental cantidad de información, sobre el que el académico resalta que “fue el primer broker que utilizó algoritmos de inteligencia artificial en flujos de alertas en tiempo real. Estos algoritmos aprenden de manera automática a detectar y caracterizar nuevos eventos que aparecen en el universo”. Hito y potencial de impacto global reconocido con su elección como uno de los 7 brokers del revolucionario Vera C. Rubin, donde los otros son representantes de Estados Unidos, Reino Unido, Francia y Alemania. Se debió postular y competir con otros proyectos relevantes, sobre lo que sostiene que “el supertelescopio es una herramienta tecnológica tan grande y que haya sido seleccionado un desarrollo chileno es un logro muy relevante para la ciencia que se hace en Chile”, y demuestra las capacidades existentes para generar soluciones de punta y con trascendentes contribuciones desde la UdeC.
ALeRCE es financiado por el Instituto Milenio de Astrofísica MAS, donde Cabrera es investigador, y el Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile, y desde 2020 por el Observatorio de Datos. Además de la UdeC, colaboran investigadores de diversas universidades nacionales y también estadounidenses.
La inminente puesta en marcha del Observatorio Vera C. Rubin en Chile, con su magno telescopio, inicia un nuevo capítulo en la historia mundial de la astronomía y ALeRCE es actor protagónico de la trama que se está escribiendo.
Guillermo Cabrera cuenta que como broker, junto a otras instituciones, están conectados a un telescopio precursor al Vera C. Rubin, llamado Zwicky Transient Facility y ubicado en Estados Unidos, del que están analizando sus masivos datos en tiempo real. “Estamos procesando cientos de miles de alertas y vamos encontrando rápido nuevas supernovas, asteroides y cosas muy difíciles de hallar junto a otras que no nos explicamos, pues también tenemos algoritmos capaces de detectar objetos anómalos que no conocemos bien o nunca hemos observado”, precisa. Por ejemplo, en específico, con el trabajo de ALeRCE se han podido detectar más de 10 mil explosiones de supernovas, información que ha sido de mucha utilidad para las investigaciones de profesionales en más de 66 países.
Nuevo paradigma
Algo que consolida la base construida por el equipo del proyecto nacional y ensancha el camino por el que están transitando, impulsados por el aporte sinigual y cada vez más grande que las herramientas de ciencia de datos, big data e IA están teniendo para avanzar y transformar la astronomía y múltiples otras disciplinas, pero también desenvolverse en la vida cotidiana de todas las personas, ya que Cabrera afirma que “estas técnicas se usan en todos lados, están en nuestros celulares, Google o Uber” y ahora Chile marca la diferencia y se ubica en el mapa mundial de la revolución, pues destaca que “generamos un sistema de IA capaz de analizar datos masivos, a un nivel nunca visto, provenientes de instrumentos astronómicos”.
Es un nuevo paradigma, una nueva forma de desarrollar la astronomía y ciencia en general, que atiende la realidad de que en la sociedad contemporánea los datos son el poder y cada vez se están produciendo y almacenando en mayor cantidad a través de distintas tecnologías e instrumentos, y “presenta oportunidades no sólo para realizar nuevos descubrimientos científicos, sino que también para impactar otras áreas de la ciencia y la sociedad”, añade el doctor Francisco Förster, astrónomo e investigador principal de ALeRCE, además de académico de la Iniciativa de Datos e Inteligencia de la Universidad de Chile y experto del MAS y del CMM.
Las herramientas y algoritmos de ciencia de datos y big data, de desarrollo vertiginoso en la última década, permiten analizar una cantidad de datos imposibles con sistemas convencionales. Y si se combina con los de IA, como el machine learning (aprendizaje de máquina), que permiten el procesamiento automático, los resultados son más rápidos y posibilitan tener más hallazgos. Y vaya que se obtiene gran caudal de información con la observación astronómica: las limitantes podrían hacer perder mucha que conduzca a descubrimientos y las nuevas técnicas borran esos límites.
Nick Hall Photography
La iniciativa nacional
Y, rebobinando la historia para llegar al momento de la génesis, fue reconocer que en los observatorios se estaban produciendo muchísimos datos desaprovechados y el potencial de las técnicas la semilla que hizo que germinara ALeRCE para que crezca tan alto como el nativo alerce al que hace apología este acrónimo. Todo partió en 2013 cuando Förster como astrónomo y Cabrera como especialista en machine learning decidieron reunir sus capacidades para trabajar en un proyecto de detección automática y masiva de supernovas, desarrollando un algoritmo de IA.
Lo hicieron a escala tan grande y con tanto éxito que el trabajo tuvo enorme repercusión internacional, al tiempo que en la comunidad internacional comenzó a surgir, a tomar forma y fuerza la idea de generar brokers, que Guillermo Cabrera explica que “son sistemas capaces de analizar los datos de manera rápida y automática para detectar cosas nuevas que van apareciendo en el Universo o que nos podrían interesar como un asteroide que puede chocar con la Tierra”. De ahí que apostaron por subir de nivel hacia una iniciativa de mayor envergadura, emergiendo como el broker ALeRCE, que cuenta que se puede conectar a distintos telescopios. En efecto, si bien el foco está en el Vera C. Rubin y su Lsst, la misión es ofrecer productos y servicios a otros telescopios y a la comunidad astronómica en general para contribuir al avance mundial de la astronomía desde soluciones científicas y tecnológicas hechas en Chile.
Más información se puede hallar en http://alerce.science/.