Los datos masivos aportan la clave para comprender el universo oscuro
¿Sabía que el universo está repleto de materia oscura, que deforma sutilmente las formas de los objetos que observamos? Todavía no comprendemos plenamente la materia oscura, ni tan solo los mejores astrónomos: creen que está ahí, pero es invisible, de forma que tienen dificultades para demostrarlo. Y en este campo es donde los datos masivos entran en acción. Desde el Observatorio de la Energía Oscura (DES, por las siglas en inglés de Dark Energy Survey) hasta el próximo Conjunto de Antenas de un Kilómetro Cuadrado (SKA, por sus siglas en inglés) —que va a convertirse en el mayor radiotelescopio del mundo— se prevé que la cantidad de datos recogidos por las misiones nuevas y futuras permitirán realizar importantes avances. Sin embargo, extraer estos conocimientos supone un gran desafío tecnológico que precisará de métodos de análisis de próxima generación, tales como los desarrollados en el marco del proyecto DEDALE. Según explica el doctor Samuel Farrens, investigador en el centro CEA Paris-Saclay y miembro del proyecto: «Las técnicas tradicionales de análisis de datos se basan en que astrofísicos cualificados tomen decisiones sobre cuestiones como qué objetos de una imagen son galaxias y cuáles son estrellas, a qué distancia están estos objetos, si podemos determinar la forma de estos objetos dada la calidad de las imágenes, etc. Estas técnicas no solo están anticuadas y no son óptimas, sino que además no se pueden utilizar para trabajar con datos masivos. Es como si miráramos a la vez hacia delante y al retrovisor mientras conducimos: necesitamos nuevos métodos de procesamiento automático para cuando los humanos ya no pueden asumir la tarea». DEDALE congregó a expertos en cosmología y procesamiento de señales, matemáticos, científicos informáticos, astrofísicos y expertos en teledetección industrial para solucionar esta cuestión centrándose en los problemas que se anticipaban a partir de las próximas investigaciones astrofísicas y la tecnología de teledetección. Juntos, investigaron el uso del procesamiento de señales y las técnicas de aprendizaje profundo de última generación y desarrollaron un «software» eficiente para aplicarlos. Uno de los resultados de los que el doctor Farrens se siente más orgulloso es la elaboración de un mapa que muestra la distribución de la materia oscura en el universo desde el DES. Esto demuestra cómo los métodos innovadores pueden superar a las técnicas clásicas y supone un gran paso hacia la obtención de unas limitaciones más estrictas de los parámetros cosmológicos: el santo grial de los cosmólogos del siglo XXI. Evidentemente, este es solamente uno de los muchos resultados excepcionales. DEDALE ha logrado avances importantes en la estimación de la función de dispersión del punto (fundamental para determinar las formas de las galaxias y uno de los objetivos primordiales de la misión espacial de la Agencia Espacial Europea); en la estimación automatizada del desplazamiento al rojo o «redshift» (a qué distancia están las galaxias de la Tierra), y en el desarrollo de sistemas de «shearlets» alfa (útiles para procesar imágenes naturales). El doctor Farrens espera que las repercusiones de DEDALE todavía se dejen sentir en un futuro próximo. «En teledetección, por ejemplo, los portadores presentan a menudo unas grandes limitaciones de consumo eléctrico y la potencia de procesamiento necesaria para ejecutar todos los tratamientos de imágenes, así como los algoritmos de mejora y análisis, puede resultar demasiado elevada para las actuales aplicaciones. El proyecto DEDALE supuso un paso importante para el ajuste y la conversión de arquitecturas versátiles en demostradores en tiempo real que puedan abordar múltiples tareas con un único algoritmo», explica. DEADALE, que ya ha concluido, sigue vivo en el marco del proyecto en curso COSMIC, que tiene por objeto abordar los problemas de reconstrucción de imágenes que se plantean tanto en el procesamiento de imágenes astronómicas como biomédicas. Este nuevo proyecto podría tener una gran repercusión en la medicina neonatal, dado que realizar pruebas de imágenes por resonancia magnética en bebés resulta sumamente complicado con los métodos tradicionales.
Palabras clave
DEDALE, datos masivos, materia oscura, Observatorio de la Energía Oscura, análisis de datos, Conjunto de Antenas de un Kilómetro Cuadrado, SKA, teledetección, COSMIC
