Astrônomos usam IA capaz de classificar milhares de galáxias em segundos

Astrônomos usam IA capaz de classificar milhares de galáxias em segundos

Por Wyllian Torres | Editado por Patrícia Gnipper | 09 de Julho de 2021 às 19h00
Mitchell Cavanagh/ICRAR

A classificação morfológica das galáxias, isto é, o estudo de seus formatos, é fundamental para a compreensão de suas propriedades físicas e a maneira como elas evoluíram ao longo dos bilhares de anos. Normalmente, este processo é realizado manualmente por astrônomos e cientistas cidadãos, mas o grande volume de dados torna o trabalho bastatante demorado. Pensando nisso, um grupo de astrofísicos desenvolveu um programa com inteligência artificial capaz de classificar dezenas de milhares de galáxias em questão de segundos.

O estudo foi conduzido pelo astrônomo Mitchel Cavanagh, da University of Western Australia. Cavanagh e sua equipe projetaram e treinaram um programa que pode otimizar o processo de classificação de galáxias. "Classificar as formas das galáxias é um passo importante no entendimento de sua formação e evolução, e pode até lançar luz sobre a própria natureza do Universo", acrescenta Cavanagh. Ele reforça que, com pesquisas cada vez maiores sobre o céu, um grande volume de dados sobre galáxias tem sido gerado, o que torna a análise e classificação delas um processo muito demorado.

(Imagem: Reprodução/Mitchell Cavanagh/ICRAR)

Pelos próximos anos, explica o astrônomo, outras milhares de galáxias ainda serão descobertas e, mesmo com a ajuda de cientistas cidadãos para a análise de tantos dados, essa força-tarefa não será suficiente. No entanto, o avanço tecnológico permite que astrônomos tenham ferramentas adequadas para tornar este processo mais veloz e eficaz. Para isso, Cavanagh contou com as redes neurais convolucionais (CNN, na sigla em inglês), um tipo de inteligência artificial que permite ao computador aprender a diferenciar os vários tipos de galáxias. Aliás, esta mesma tecnologia é usada em serviços de streaming para sugerir conteúdos de acordo com o histórico do usuário.

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Na astronomia, a CNN já vinha sendo usada nos últimos anos, mas sendo capaz de diferenciar apenas se uma galáxia é do tipo espiral ou não. E é exatamente aqui que se encontra a mudança do novo programa desenvolvido neste estudo: agora, a classificação da CNN passa a ser múltipla, de modo que o computador é capaz de entender os vários formatos de galáxias conhecidas, incluindo as elípticas, lenticulares, espirais e até mesmo  as irregulares.

A primeira imagem à esquerda, é o exemplo original de uma galáxia. As seguintes são variações dela em diferentes ângulos para aumentar os dados da CNN (Imagem: Reprodução/Mitchell Cavanagh/ICRAR)

Segundo Cavanagh, o aprendizado de máquina está se tornando mais comum na astronomia. "A enorme vantagem das redes neurais é a velocidade. Imagens de pesquisa que, de outra forma, levariam meses para serem classificadas por humanos, podem ser classificadas em poucos minutos", acrescenta. A partir de uma placa gráfica padrão, o sistema é capaz de classificar até 14.000 galáxias em menos de três segundos. Embora as redes neurais não substituam a análise humana nas análises, elas chegam bem perto disso, pois atingem entre 80 a 97% de precisão em suas leituras entre elípticas e espirais.

As vantagens desta IA são muitas, pois pesquisadores poderão classificar mais de 100 milhões de galáxias localizadas a diferentes distâncias da Terra, bem como em regiões diferentes do espaço como grupos ou grandes aglomerados. "As CNNs desempenharão um papel cada vez mais importante no futuro do processamento de dados, especialmente à medida que áreas como a astronomia enfrentam os desafios do big data", conclui Cavanagh.

A pesquisa foi publicada em 2 de junho deste ano na revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Fonte: Space Daily

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