Ciência

Astrofísica brasileira realiza estudo pioneiro sobre buracos negros utilizando Inteligência Artificial

Vitor Paiva - 31/03/2022 às 11:18

A astrofísica brasileira Roberta Duarte, de 25 anos, liderou um estudo pioneiro capaz de compreender de forma inédita aspectos de um dos objetos mais misteriosos de todo o universo: a pesquisadora e doutoranda do do Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas da USP (Universidade de São Paulo) foi capaz de simular o comportamento de um buraco negro utilizando Inteligência Artificial e aprendizado de máquina pela primeira vez. O experimento foi parte de sua pesquisa de mestrado, e teve os resultados publicados no arXiv, arquivo da Universidade de Cornell para estudos científicos em campos como o da física, matemática e computação, nos EUA.

Reprodução artística de um buraco negro supermassivo no centro de uma galáxia

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Formada em Física pelo Instituto de Física de São Carlos (IFSC) da USP, Roberta vem desenvolvendo a simulação dos buracos negros desde 2018, e conseguiu fazer com que a IA realizasse os cálculos do fenômeno de forma programada e automatizada, através somente do “aprendizado” da física pelas máquinas a partir de outras simulações. Segundo a astrofísica, o estudo e principalmente a simulação do comportamento dos buracos negros exige a realização de cálculos imensamente complexos em processamento de uma grande quantidade de informações, para muito além da capacidade humana – seu projeto é também um importante estudo sobre os limites da capacidade das ferramentas de IA.

A astrofísica brasileira Roberta Duarte, que realizou o experimento como parte de seu mestrado

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“Para compreender os buracos negros, é preciso usar simulações computadorizadas de cálculos numéricos muito avançados, que geralmente envolvem os parâmetros de densidade, pressão e velocidade para cada ponto de análise”, explica Roberta, em matéria de Gabriel Gama para o Jornal da USP. Inicialmente a pesquisa testou a simulação de um modelo simples de buraco negro, mas o êxito na adição de dados mais complexos foi tamanho que ela acabou decidindo por utilizar a IA para calcular um buraco negro desconhecido para a máquina, simulando pela primeira vez na história utilizando a tecnologia de IA somada à técnica de aprendizado de máquina conhecida como Deep Learning.

O projeto também estuda os limites e capacidades de aprendizado da IA

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A superação de possíveis barreiras computacionais ou tecnológicas e a comprovação de que a IA é capaz de simular objetos tão complexos são passos fundamentais para o estabelecimento de melhorias no processamento de grandes quantidades de dados, bem como no funcionamento da IA para o futuro – além, é claro, de abrir portas para aprofundamentos inéditos no estudo dos próprios buracos negros.  “Ainda há muitas coisas sobre esses astros que nós desconhecemos, pois não há poder computacional para simular ambientes mais complexos usando os métodos tradicionais. Então, introduzir uma nova forma de realizar essas pesquisas é fundamental”, disse a jovem pesquisadora.

A pesquisadora comenta assuntos de astrofísica nas redes e assina roteiro de um canal no Youtube

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Alguns números da pesquisa de Roberta, que também é roteirista no canal de Youtube Ciência Todo Dia, dão a dimensão do avanço: uma simulação simples de um buraco negro utilizando métodos tradicionais leva 7 dias para ser calculada, e até 1 mês em sua versão complexa, mas a utilização da IA acelerou os cálculos em 32 mil vezes para simulações simples, e 7 mil vezes para simulações inéditas ao algoritmo – com uma taxa de erro de somente 0,8% para simulações simples, e 2% para simulações avançadas. “Fico muito feliz que meu estudo tenha sido o primeiro com o uso de IA, espero que mais cientistas trabalhem na área da simulação e reconheçam que é possível unir a Inteligência Artificial e a astrofísica”, concluiu.

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© fotos 1, 3: Wikimedia Commons

© foto 2: Instagram/reprodução

© foto 4: Twitter/reprodução


Vitor Paiva
Escritor, jornalista e músico, Vitor Paiva é doutor em Literatura, Cultura e Contemporaneidade pela PUC-Rio. Autor dos livros Tudo Que Não é Cavalo, Boca Aberta, Só o Sol Sabe Sair de Cena e Dólar e outros amores, publica artigos, ensaios e reportagens.

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