Inteligência artificial pode resolver mistério sobre energia escura e matéria escura
Astrofísicos utilizam simulações feitas por inteligência artificial para responder perguntas sobre energia escura com uma precisão nunca vista antes.
Astronomia é uma das áreas que mais possui dados atualmente. A quantidade crescente de dados se deve aos novos telescópios como James Webb e Vera Rubin. Além disso, os hardwares e softwares melhoraram tornando possível simulações mais detalhadas de sistemas astronômicos.
Por um lado, a quantidade de dados é importante para análise e conclusões sobre o Universo que vivemos. Já do outro, quanto mais dados são processados mais energia, processamento e armazenamento são necessários. A quantidade é tão grande que aos poucos isso está virando um problema dentro da comunidade astronômica. Novas ferramentas e técnicas estão cada vez mais necessárias.
Um grupo de astrofísicos da University College London usou técnicas de inteligência artificial para simular o Universo. Com o trabalho, o grupo conseguiu extrair informações e padrões importantes para a compreensão de como a energia escura e a matéria escura afetam a evolução do Universo. O uso de inteligência artificial necessitou de menos processamento e armazenamento.
Energia escura
Cerca de 70% da composição do Universo está em uma forma chamada de energia escura. A natureza da energia escura ainda é desconhecida e ela permanece como sendo uma das maiores perguntas da Física. Atualmente, a melhor abordagem é o uso de relatividade geral para explicar os efeitos da energia escura no Universo mas outros modelos são discutidos para compreender melhor.
Apesar de não se saber sobre a natureza da energia escura, é possível observar o efeito dela no Universo. Vemos a energia escura com um efeito oposto ao da gravidade. A expansão do Universo é associada com a energia escura. Uma das principais observações é quanto as galáxias distantes se afastam de nós aceleradamente.
Simulações cosmológicas
Uma forma de testar se os modelos cosmológicos que usamos atualmente estão corretos é através de simulações cosmológicas. Essas simulações consideram equações que descrevem o Universo como as equações da relatividade geral. Matéria visível e matéria escura são colocadas para evoluir em função do tempo.
Dessa forma é possível ter uma análise de como o Universo evoluiu em função do tempo. É possível também comparar diferentes modelos com diferentes quantidades de matéria para testar. O lado negativo é que essas simulações são computacionalmente custosas e muitas vezes é necessário fazer aproximações para conseguir simulá-las.
Uso de inteligência artificial na Astronomia
Como a Astronomia possui muitos dados e as simulações ficam cada vez mais complexas, é necessário o uso de novos técnicas. Com isso, uma técnica que tem chamado atenção é o uso de inteligência artificial para analisar dados e criar predições. Dessa forma é possível diminuir o custo computacional e até mesmo a quantidade de dados armazenados.
Várias aplicações de inteligência artificial na Astronomia são feitas através de predições. Uma das aplicações mais famosas é o uso desses modelos para classificar objetos astronômicos. Outras aplicações são justamente dentro da Cosmologia com simulações cosmológicas.
Simulando o Universo com IA
Um grupo liderado pelo pesquisador Niall Jeffrey utilizou dados coletados pelo Dark Energy Survey, que estuda a distribuição de matéria pelo Universo, para alimentar um modelo usando aprendizado de máquina. A ideia era que o modelo conseguisse aprender através dos dados e fazer uma simulação de como as galáxias e o Universo evoluem. Dessa forma conseguindo descrever os efeitos da matéria escura e da energia escura.
Com uso desse modelo de inteligência artificial, o grupo conseguiu acelerar as simulações e economizar em armazenamento. Segundo o time, para chegar a uma precisão semelhante ao encontrada pela inteligência artificial seria necessário mais de 300 milhões de galáxias observadas. O tempo, sem o uso de IA, também cresceria consideravelmente.
Respondendo perguntas sobre energia escura
Com essas simulações, é possível compreender como as galáxias se afastam enquanto o Universo evolui com o tempo. Sabemos que as galáxias estão se afastando devido ao efeito da energia escura. Ao quantificar e analisar a evolução é possível responder perguntas que ainda permanecem sem resposta.
Uma das perguntas mais importantes é sobre a taxa de expansão que é associada à quantidade de energia escura distribuída. Diferentes métodos de observação chegam em resultados diferentes. Encontrar um resultado mais preciso é essencial para começar a compreender a natureza da energia escura.