IA na astronomia: como computadores vigiam o céu

A IA na astronomia funciona como um filtro: telescópios modernos registram o céu sem parar e geram mais dados do que qualquer equipe humana conseguiria analisar, então programas de inteligência artificial examinam essas informações, separam o que é novidade e avisam os cientistas sobre os eventos que merecem atenção imediata. Um exemplo brasileiro acaba de ganhar destaque. O sistema Arandu, criado no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), foi escolhido para processar em tempo real os alertas do telescópio espacial Nancy Grace Roman, da Nasa, que produz cerca de 1,4 terabyte de dados por dia.

O sistema brasileiro que vai trabalhar com o telescópio Roman

O Arandu foi desenvolvido pelo Laboratório de Computação e Inteligência Artificial (LAB-IA) do CBPF, instituição de pesquisa sediada no Rio de Janeiro. Na missão do Roman, ele vai atuar como um broker de alertas astronômicos, termo em inglês que pode ser traduzido como intermediário. Na prática, é o sistema que recebe os avisos do telescópio, organiza e classifica cada um e repassa aos pesquisadores o que é mais relevante.

A ferramenta consegue classificar eventos celestes como explosões estelares e colisões, o que permite que os cientistas priorizem as descobertas que exigem investigação imediata. A escolha da equipe brasileira veio depois de colaborações bem-sucedidas com o observatório Vera Rubin, no Chile. A expectativa é que o Arandu comece a processar os primeiros dados do Roman a partir de fevereiro.

Por que nenhum astrônomo dá conta de tanto dado

Durante séculos, a astronomia foi feita olhando por um telescópio e anotando o que se via. Depois vieram as placas fotográficas e, mais tarde, as câmeras digitais. Cada avanço aumentou a quantidade de informação.

Os grandes telescópios atuais fazem levantamentos: em vez de apontar para um objeto específico, varrem grandes áreas do céu repetidamente. Isso gera um volume gigantesco de imagens. Para ter uma ideia, 1,4 terabyte por dia equivale, aproximadamente, a centenas de filmes em alta definição. Multiplique isso por meses e anos de operação.

Nenhuma equipe de pessoas consegue olhar tudo isso. E boa parte dos fenômenos interessantes é passageira: algumas explosões ficam brilhantes por poucos dias ou semanas. Se ninguém perceber a tempo, a chance de estudá-las com outros instrumentos se perde.

Como a IA separa o que importa no céu

O trabalho pode ser dividido em etapas.

Comparar imagens

Primeiro, o sistema compara a imagem nova de uma região do céu com imagens anteriores do mesmo ponto. Tudo o que é igual é descartado. O que sobra são as diferenças: algo que surgiu, sumiu, ficou mais brilhante ou se moveu. Cada diferença vira um alerta.

Descartar alarmes falsos

Muitos alertas não são fenômenos reais. Podem ser defeitos na câmera, reflexos ou ruído. Programas de aprendizado de máquina, treinados com milhares de exemplos, aprendem a reconhecer esses falsos positivos e tirá-los da fila.

Classificar o que é real

Os alertas restantes são classificados. A IA analisa como o brilho de cada objeto muda ao longo do tempo, a chamada curva de luz, e compara com padrões conhecidos. Uma estrela que explode, por exemplo, tem um jeito característico de ganhar e perder brilho. A partir disso, o sistema indica a probabilidade de cada alerta ser um tipo de evento.

Avisar quem precisa saber

Por fim, o broker distribui os alertas para os grupos de pesquisa interessados em cada tipo de fenômeno. Quem estuda explosões estelares recebe as explosões, quem estuda outros objetos recebe os seus. Assim, os astrônomos podem apontar outros telescópios rapidamente para o que é mais promissor.

O que o telescópio Roman vai observar

O Nancy Grace Roman é um telescópio espacial da Nasa que leva o nome de uma astrônoma americana conhecida como uma das responsáveis por tornar possível o telescópio Hubble. O Roman foi projetado para observar o céu principalmente em luz infravermelha, com um campo de visão muito mais amplo que o do Hubble. Isso permite cobrir grandes áreas do céu em pouco tempo.

Entre os objetivos científicos da missão estão o estudo de explosões estelares usadas para medir a expansão do universo e a busca por planetas fora do Sistema Solar. Um telescópio que vê tanto de uma vez precisa, justamente, de sistemas automáticos que deem conta do que ele registra.

O papel do Brasil e o que isso significa

A seleção do Arandu mostra que pesquisadores brasileiros conseguem participar de projetos científicos de ponta não só usando dados, mas oferecendo tecnologia. A experiência com o observatório Vera Rubin, que também fará levantamentos repetidos do céu, foi decisiva para a escolha.

Além disso, o tipo de técnica usada na astronomia, filtrar enormes volumes de dados em tempo real e separar o raro do comum, tem parentesco com problemas de outras áreas, como detecção de fraudes, monitoramento de redes e diagnóstico por imagem. Ciência básica costuma gerar conhecimento que depois encontra outros usos.

Perguntas frequentes

O que é o Arandu?

É um sistema de inteligência artificial desenvolvido pelo LAB-IA do Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF). Ele foi escolhido para atuar como broker de alertas do telescópio espacial Nancy Grace Roman, da Nasa, classificando eventos celestes em tempo real.

O que é um broker de alertas astronômicos?

É um sistema que recebe os avisos gerados por um telescópio sempre que algo muda no céu, descarta alarmes falsos, classifica os eventos e repassa aos pesquisadores os que merecem atenção.