I megadati consentiranno di comprendere l’universo oscuro
Lo sapevate che l’universo è pieno di materia oscura, che distorce sottilmente le forme degli oggetti che osserviamo? La materia oscura deve ancora essere pienamente compresa anche dai migliori astronomi: loro ritengono che sia lì, ma è invisibile, quindi hanno difficoltà a dimostrarlo. È qui che interviene la rivoluzione dei megadati. Dall’indagine Dark Energy Survey (DES) recentemente completata al futuro Square Kilometer Array (SKA), destinato a diventare il più grande radiotelescopio del mondo, ci si attende una grande quantità di dati raccolti da nuove e future missioni per consentire importanti scoperte. Tuttavia, estrarre questa conoscenza è una grande sfida tecnologica, che richiederà metodi di analisi dei dati di prossima generazione, come quelli sviluppati nell’ambito del progetto DEDALE. «Le tradizionali tecniche di analisi dei dati si basano su astrofisici esperti che prendono decisioni su cose come: quali oggetti in un’immagine sono galassie e quali sono stelle, quanto distanti sono questi oggetti, come possiamo estrarre la forma di questi oggetti data la qualità delle immagini, ecc.», spiega il dott. Samuel Farrens, coordinatore del progetto. «Queste tecniche non solo sono obsolete e non ottimali, ma non possono essere utilizzate quando si gestiscono megadati. È come guardare gli specchietti anteriori e posteriori mentre si guida un’auto, contemporaneamente: abbiamo bisogno di nuovi metodi di elaborazione automatica quando gli esseri umani non possono più svolgere il compito». DEDALE ha riunito esperti di cosmologia ed elaborazione del segnale, matematici, informatici, astrofisici ed esperti industriali di telerilevamento per affrontare questo problema, ponendo l’accento sui problemi che saranno sollevati dalle imminenti indagini astrofisiche e dalla tecnologia di telerilevamento. Insieme, hanno studiato l’uso di tecniche di elaborazione del segnale e di apprendimento approfondo all’avanguardia e hanno sviluppato un software efficiente per implementarle. Uno dei risultati di cui il dott. Farrens è più orgoglioso è la produzione di una mappa che mostra la distribuzione della materia oscura nell’universo per l’indagine DES. Dimostra come i metodi innovativi possono superare le tecniche classiche, ed è un grande passo per ottenere vincoli più stretti sui parametri cosmologici, praticamente il Santo Graal dei cosmologi del XXI secolo. Naturalmente, questo è solo uno dei tanti risultati eccezionali. DEDALE ha compiuto notevoli progressi nella stima della funzione di diffusione del punto (fondamentale per determinare le forme delle galassie e uno degli obiettivi principali della missione spaziale Euclide dell’Agenzia spaziale europea); nella stima automatizzata di spostamento verso il rosso della galassia (in che modo le galassie sono lontane dalla Terra) e nello sviluppo di sistemi alfa shearlet (utili per elaborare immagini naturali). Nel prossimo futuro, il dott. Farrens spera che l’impatto di DEDALE continui a farsi sentire. «Nel telerilevamento, ad esempio, i moduli di trasporto spesso hanno forti vincoli di consumo elettrico e la potenza di elaborazione richiesta per eseguire tutti gli algoritmi di formazione di immagini, miglioramento e analisi potrebbe essere troppo grande per le applicazioni correnti. Il progetto DEDALE è stato un passaggio importante nella messa a punto e nella portabilità di architetture versatili in dimostratori in tempo reale in grado di affrontare più attività con un singolo algoritmo», spiega. Ora che si è concluso, DEDALE continua a vivere all’interno del progetto COSMIC in atto, che si propone di affrontare i problemi nella ricostruzione di immagini emersi sia nell’elaborazione di immagini astronomiche che biomediche. Questo nuovo progetto potrebbe avere un enorme impatto sulla medicina neonatale, poiché eseguire RMI sui bambini è estremamente difficile con i metodi tradizionali.
Parole chiave
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