A medida que los astrónomos recopilan más datos que nunca, estudiar el cosmos se ha convertido en una tarea cada vez más compleja. Un nuevo invento está cambiando esa realidad. Los investigadores han desarrollado ahora una forma de analizar conjuntos masivos de datos cósmicos utilizando sólo una computadora portátil y unas pocas horas de tiempo de procesamiento.
El esfuerzo está dirigido por el Dr. Marco Bonnici, investigador postdoctoral en el Centro Waterloo de Astrofísica de la Universidad de Waterloo. Bonici y un equipo internacional crearon Effort.jl, en resumen Sustituto de la teoría de campos funcionales. Esta herramienta utiliza técnicas numéricas avanzadas y métodos inteligentes de preprocesamiento de datos para proporcionar un rendimiento computacional excepcional y al mismo tiempo mantener la precisión requerida en cosmología. El equipo lo diseñó como un poderoso emulador de la Teoría de campo efectiva de estructura a gran escala (EFTofLSS), lo que permite a los investigadores procesar enormes conjuntos de datos de manera más eficiente que nunca.
Convertir la frustración en innovación
La idea de Effort.jl surgió de la experiencia de Bonnici ejecutando modelos informáticos que consumían mucho tiempo. Cada vez que ajusta un solo parámetro, pueden ser necesarios días de cálculos adicionales para ver los resultados. Este desafío lo inspiró a desarrollar una solución más rápida y flexible que pudiera manejar dichos ajustes en horas en lugar de días.
“Con Effort.jl, podemos ejecutar modelos como EFTofLSS a través de conjuntos de datos complejos, que antes requerían mucho tiempo y potencia informática”, explicó Bonnici. “A medida que proyectos como DESI y Euclid amplían nuestro conocimiento del universo y crean conjuntos de datos astronómicos más grandes para la exploración, Effort.jl permite a los investigadores analizar datos de forma rápida, económica y varias veces mientras realizan pequeños cambios basados en los matices de los datos”.
Simulación inteligente para un universo más rápido
Pertenece a una clase de herramientas conocida como Effort.jl. imitador. Se trata de atajos computacionales entrenados que replican el comportamiento de simulaciones grandes que consumen muchos recursos, pero que se ejecutan mucho más rápido. Utilizando emuladores, los científicos pueden explorar muchos escenarios cosmológicos posibles en una fracción del tiempo y aplicar técnicas avanzadas como el muestreo basado en gradientes para estudiar modelos físicos complejos de manera más eficiente.
“Pudimos validar las predicciones provenientes de Effort.jl alineándolas con las predicciones provenientes de EFTofLSS”, dijo Bonnici. “El margen de error fue pequeño y nos mostró que los cálculos que surgen de Effort.jl son sólidos. Effort.jl también puede manejar peculiaridades de la observación, como distorsiones en los datos, y puede personalizarse fácilmente según las necesidades del investigador”.
Las habilidades humanas siguen siendo importantes
A pesar de sus impresionantes capacidades, Effort.jl no sustituye la comprensión científica. Los cosmólogos todavía desempeñan un papel importante en la aplicación de la intuición física para establecer parámetros, interpretar resultados y garantizar conclusiones significativas. La combinación de conocimiento experto y potencia computacional es lo que hace que el sistema sea tan efectivo.
De cara al futuro, se espera que Effort.jl acepte conjuntos de datos cósmicos más grandes y funcione con otras herramientas analíticas. Los investigadores también ven potencial para el método en campos fuera de la astrofísica, incluidos los modelos meteorológicos y climáticos.
Se publicó el artículo “Effort.jl: un emulador rápido y diferenciable para la teoría de campo efectiva de la estructura a gran escala del universo”. Revista de cosmología y física de astropartículas.
