El Dr. Pablo Huijse, del Instituto de Informática de la Facultad de Ciencias de la Ingeniería de la Universidad Austral de Chile, es parte de ALeRCE, proyecto chileno de astronomía y ciencia de datos que permitirá optimizar la observación del universo al incorporar técnicas de big data.
Explosiones de supernovas, agujeros negros supermasivos, estrellas variables, asteroides de nuestro sistema solar y posiblemente objetos que aún no imaginamos podrán ser estudiados en tiempo real y de forma masiva por primera vez en la historia de la astronomía. Esto, gracias a los avances que supone el Observatorio Vera C. Rubin, que iniciará operaciones desde Coquimbo a partir de 2024, y que recientemente anunció la elección de ALeRCE (Automatic Learning for the Rapid Classification of Events) como único representante chileno para operar, en calidad de broker, los sistemas oficiales de clasificación y alerta temprana de los datos que registre el observatorio.
El Observatorio Vera C. Rubin revolucionará nuestra comprensión del universo al combinar técnicas de astronomía y big data. Con la mayor cámara digital del mundo, de más de 3.000 millones de píxeles, el centro astronómico producirá una fotografía del cielo visible cada tres días.
Pero, ante esta avalancha de datos que llegará cada noche desde el universo, ¿Cómo actuará ALeRCE? El enorme volumen de información necesita una nueva infraestructura digital sin precedentes, con centros de datos y sistemas de fibra óptica exclusivos para este proyecto en Chile y Estados Unidos. Pero también este nuevo observatorio requerirá sistemas de procesamiento que permitan identificar los eventos más interesantes en tiempo real, usando técnicas de big data e inteligencia artificial.
Dr. Pablo Huijse, del Instituto de Informática UACh.
Con esto en mente, desde 2017 un conjunto de investigadores del Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile (CMM) y del Instituto Milenio de Astrofísica (MAS), liderados por Francisco Förster, trabajan en la creación de un broker que desde Chile responda al desafío que implica la instalación del Observatorio Vera C. Rubin. Gracias a las apuestas del CMM, del MAS, y desde 2020 de la Fundación Data Observatory (DO), el proyecto ALeRCE ha invertido fuertemente en un equipo de profesionales en ingeniería y astronomía que, junto a otras instituciones nacionales e internacionales, logran procesar los datos del Zwicky Transient Facility, un telescopio precursor al Vera C. Rubin ubicado en EE.UU.
Gracias a esto se ha logrado clasificar decenas de millones de eventos en tiempo real. Hasta ahora, con el trabajo de ALeRCE se han podido detectar más de diez mil explosiones de supernovas, información que ha sido de mucha utilidad para las investigaciones de profesionales en más de 66 países. Chile, representado por el equipo de ALeRCE, es uno de los siete seleccionados para procesar datos del Observatorio Vera C. Rubin. A él se suman otros seis representantes de Estados Unidos, Reino Unido, Francia y Alemania.
El investigador principal del proyecto, Francisco Förster, del MAS y del CMM y académico de la Iniciativa de Datos e Inteligencia Artificial de la U. de Chile, agregó que esta nueva forma de hacer astronomía, más interdisciplinaria y centrada en los datos, “presenta oportunidades no sólo para realizar nuevos descubrimientos científicos, sino que también para impactar otras áreas de la ciencia y la sociedad”.
Desde la Universidad Austral de Chile, el académico Pablo Huijse del Instituto de Informática participa de ALeRCE investigando en métodos de procesamiento de señales y machine learning para series de tiempo astronómicas (FONDECYT Regular 1211374).
Parte de esta investigación se realiza en el contexto del Magíster en Informática, donde los estudiantes Alfredo Morales, Javier Rojas y Leo Bravo guiados por el Prof. Huijse realizan trabajos de tesis en temas de astroinformática.
Para implementar y realizar los experimentos ha sido también relevante el supercomputador basado en GPU El Patagón (PI: C. Navarro, UACh, FONDEQUIP EQM180042). El Dr. Huijse expresó su satisfacción tras conocer la noticia y señaló que “se trata de un hito donde se espera seguir aportando desde la UACh en tan importante proyecto para nuestro país».
Por su parte, Guillermo Cabrera, también investigador del MAS, además de académico de la Universidad de Concepción y uno de los fundadores del proyecto, detalla que “ALeRCE 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”.
Con un sistema maduro en operaciones, y con una comunidad de usuarios importante, ALeRCE construirá sobre los éxitos alcanzados para escalar al Observatorio Vera C. Rubin. Las novedosas técnicas de aprendizaje de máquinas implementadas para la clasificación de imágenes “permitirán el seguimiento de objetos en tiempo real, algo crucial para extraer la mejor ciencia con el observatorio. Además, la integración de servicios basados en la nube provee la escalabilidad necesaria para el procesamiento masivo de datos por la comunidad”, señala Leanne Guy, quien lidera el equipo científico de procesamiento y manejo de datos del Observatorio Vera C. Rubin.
Con este reconocimiento internacional, el proyecto ALeRCE se prepara para liderar la astronomía de grandes volúmenes de datos y los descubrimientos más importantes que el Observatorio Vera C. Rubin brinde durante la próxima década. Carlos Jerez, director ejecutivo del DO y decano de la Facultad de Ingeniería y Ciencias de la U. Adolfo Ibáñez, añadió que “esta noticia ratifica el trabajo de clase mundial que estamos realizando en Chile, de manera colaborativa e interdisciplinaria. Es una confirmación del valor que genera la virtuosa cooperación entre la academia, el Estado y el sector privado».
Esta iniciativa chilena marca un precedente en la forma de estudiar el universo, aplicando inteligencia artificial para aumentar y mejorar la calidad de los estudios que puedan surgir de la observación del espacio. Alejandro Maass, director del CMM, valoró que “el sueño de jóvenes investigadores chilenos, en la búsqueda de lo más virtuoso de nuestra construcción científica en astronomía, llegue a un fin exitoso que nos lanza en una aventura inédita como país”. Asimismo, el director del MAS, Andrés Jordán, complementó que «es un hito muy significativo para la astronomía chilena y un merecido reconocimiento a la visión y trabajo de un gran equipo interdisciplinario».
Más información en http://alerce.science/