Brasileira faz primeira simulação de buraco negro usando inteligência artificial

Por Carolina Fioratti17 de março de 2022 às 15:294 minutos de leitura

Cientistas que se atrevem a tentar entender buracos negros precisam recorrer a equações pra lá de complexas — que envolvem desde a teoria da relatividade geral de Einstein até a dinâmica de fluidos. Simulações e cálculos dão pistas para investigar os mistérios do fenômeno, descobrindo, por exemplo, como buracos negros afetam o ambiente ao seu redor.

Mas resolver essas equações é que é o problema. Para você ter uma ideia, simulações simples, envolvendo apenas equações de fluido, demoram sete dias para serem processadas. E precisam ser feitas em computador muitíssimo mais potente que o seu notebook, claro. Se considerarmos, por exemplo, os campos magnéticos, o resultado pode demorar um mês ou até mais para sair.

Pensando em otimizar esse processo, Roberta Duarte, doutoranda em astrofísica no grupo de buracos negros do Instituto de Astronomia da USP, resolveu utilizar inteligência artificial para agilizar as contas.

Inteligências artificiais são uma mão na roda para otimizar tarefas que levariam muito tempo para serem concluídas por humanos — ou que humanos não seriam capazes de conseguir.

Um bom exemplo disso é a AlphaGo, IA desenvolvida pela DeepMind Technologies que ganhou destaque nos últimos anos. O programa de computador usa aprendizado de máquina para identificar os melhores movimentos de humanos em jogos de tabuleiro. Aprendizado de máquina é nada além de alimentar um algoritmo com muitos dados — no caso, todas as combinações de movimentos e jogadas do xadrez — e fazê-lo aprender por tentativa e erro. Em 2016, o AlphaGo superou um humano durante uma competição.

O projeto de Roberta surgiu em 2018. Ela também recorreu ao aprendizado de máquina, mas o objetivo aqui era treinar um modelo capaz de compreender a física de um buraco negro. Basicamente, a pesquisadora alimentou um modelo com várias simulações diferentes, a fim de ensiná-lo como elas funcionam, até que ele consiga resolvê-las sozinho.

E funcionou. De acordo com Roberta, sua pesquisa é pioneira na área, e abrirá portas para futuras observações. O estudo completo será publicado na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Mas uma versão prévia do artigo pode ser consultada no site arXiv.

“A inteligência artificial dentro da astronomia é necessária, porque essa é uma da área que tem muitos dados. São milhões e milhões de dados, coisas que um ser humano não consegue analisar sozinho”, explicou, em entrevista ao Gizmodo Brasil.

Ao mesmo tempo, existe uma certa resistência em usar IA para o estudo de buracos negros. Nesse campo, muitos cientistas optam pelos métodos tradicionais.

“Eu acho que dentro da astronomia, a cosmologia é o que está mais avançado no uso de Inteligência Artificial. Já têm várias observações que estão utilizando IA para detectar exoplanetas, classificar objetos que estão no céu, entre outras coisas”, diz Roberta.

A pesquisadora cita também as novas informações que devem surgir ainda este ano graças ao James Webb. O telescópio pretende trazer informações sobre a origem do universo, visando a formação de galáxias, estrelas, buracos negros e assim por diante.

Questões em aberto sobre jatos expelidos pelos buracos negros — ou mesmo a forma que eles se alimentam — também podem ser respondidas em breve.

“O século passado foi dado como uma era dos buracos negros, porque a gente teve trabalhos de Einstein, Hawking… Mas nesse século, estamos entrando em uma área observacional, que é uma segunda era de ouro dos buracos negros. Tivemos a descoberta das ondas gravitacionais em 2015, o prêmio Nobel de 2020, a foto buraco negro. Cada vez estão saindo mais resultados dentro dessa área”, disse a cientista.

De toda forma, a Roberta reforça: com respostas, surgem também novas dúvidas. Esperamos que seu projeto contribua para a resolução dos problemas que virão. Afinal, perguntas sobre o universo a humanidade tem de sobra.