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Categoria: Scienze_22
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Pubblicato: Mercoledì, 31 Agosto 2022 16:17
Il lavoro di ricerca è stato sostenuto da COST (Cooperazione Europea in Scienza e Tecnologia) e dal progetto UE, ESCAPE
L'Intelligenza Artificiale
nuovo alleato
dell'astronomia del futuro
Il tunnel di Virgo in località località Santo Stefano a Macerata (Pisa)
31.08.22 - L'Intelligenza Artificiale (AI) aiuterà gli scienziati nelle prossime sfide dalla cosiddetta "Astronomia multimessaggera". Ovvero quell'insieme di telescopi e antenne sulla Terra e nello Spazio che nei prossimi decenni faranno osservazioni coordinate e registreranno in parallelo segnali di diversa natura generati dallo stesso fenomeno cosmico: onde elettromagnetiche di differenti frequenze dalle onde radio fino ai potentissimi lampi gamma, ma anche onde gravitazionali, neutrini o altre particelle cosmiche.
Ad oggi esiste un'unica osservazione astronomica di questo tipo. È avvenuta il 17 Agosto 2017. Quel giorno il segnale gravitazionale emesso dalla fusione di due stelle di neutroni catturato dagli interferometri LIGO negli USA e VIRGO a Pisa e il successivo riscontro di un lampo gamma osservato dal satellite Fermi, resero possibile per la prima volta una campagna osservativa multimessaggera, che coinvolse oltre 70 telescopi e osservatorii su tutto il pianeta.
In futuro, però, con i prossimi cicli di osservazioni di LIGO e Virgo o, più probabilmente, grazie alle nuove generazioni di antenne gravitazionali (come Einstein Telescope in Europa e Cosmic Explorer negli USA) e di telescopi elettromagnetici (come CTA per i raggi gamma o il Webb Telescope, appena messo in orbita) l’osservazione parallela di onde gravitazionali, raggi gamma e (possibilmente) neutrini, potrebbe diventare di routine, con la possibilità di rivelare più di un evento "multimessaggero" al giorno.
«In questo scenario molti dati di natura diversa, saranno registrati quasi simultaneamente e dovranno essere analizzati ed elaborati il più rapidamente possibile per coordinare le osservazioni e, soprattutto, studiare i fenomeni astrofisici che li hanno generati», spiega in un recente articolo pubblicato da Nature Computational Science, Elena Cuoco, ricercatrice dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) e della Scuola Normale Superiore di Pisa, associata all’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN). Un lavoro di ricerca sostenuto da COST (Cooperazione Europea in Scienza e Tecnologia) e dal progetto UE, ESCAPE.
Aggiunge: «L’Intelligenza Artificiale allora potrebbe giocare un ruolo decisivo se saremo in grado di addestrare degli agenti intelligenti in grado di analizzare, quasi in tempo reale, i segnali generati da un unico evento astrofisico "multimessaggero", identificandolo e descrivendone le caratteristiche fisiche con estrema rapidità».
Per questo il gruppo di ricerca, coordinato dalla stessa Cuoco, ha proposto un approccio detto "multimodale", che è utilizzato in molte applicazioni di Intelligenza Artificiale, in grado di integrare informazioni e segnali di natura diversa, come immagini, suoni, testi. Sono di questo tipo - tra l'altro - anche le IA dei robot che analizzano simultaneamente input visivi, sonori e di differenti sensori per orientarsi e muoversi nello spazio; o le applicazioni che per interpretare le intenzioni o i discorsi di una persona incrociano le informazioni che ricavano dalle espressioni del viso, dal timbro della voce oltre che dal contenuto letterale di ciò che viene detto.
Elena Cuoco, riprende: «Nel nostro caso possiamo rappresentare pezzi di informazione derivanti da diversi segnali fisici nella forma di visualizzazioni 3D, diagrammi di frequenze, immagini o segnali audio, che i programmi imparano ad interpretare e integrare, per identificare in tempo reale le caratteristiche delle sorgenti. I test che abbiamo fatto su campioni di eventi astrofisici simulati indicano che questa direzione è percorribile e i primi risultati sembrano incoraggianti».
Naturalmente questa prospettiva apre sfide impegnative legate agli aspetti di calcolo e alla condivisione su un’unica piattaforma informatica, in modo quasi istantaneo, dei dati e dei risultati di gruppi e istituzioni di ricerca di tutto il mondo.
E al riguardo, la Cuoco così conclude: «La scelta delle istituzioni di ricerca di garantire un accesso libero e universale ai propri dati, il cosiddetto open access, è l’unica via a consentirci di sviluppare collaborazioni così estese. E in questo senso iniziative come quella dell’European Open Science Cloud (EOSC), che punta alla costruzione di una cloud condivisa per i dati e i software della ricerca europea e utile a settori ricerca molto diversi (dalla biologia alla fisica delle particelle) vanno senz’altro nella giusta direzione. Del resto la comunità delle onde gravitazionali è in questo senso un modello esemplare: LIGO e VIRGO rendono pubblici la posizione nel cielo e le caratteristiche preliminari delle sorgenti gravitazionali appena pochi secondi dopo la loro rivelazione». (Red)
Vedi
www.ego-gw.it
www.infn.it
https://rdcu.be/cT7OQ
.jpg "Il tunnel di Virgo")
