A inteligência artificial está assumindo um papel cada vez mais estratégico no CERN, o maior laboratório de física de partículas do mundo. Atualmente, algoritmos já são responsáveis por selecionar, em frações de segundo, quais eventos produzidos pelo Grande Colisor de Hádrons (LHC) podem esconder novas descobertas científicas. Nos próximos anos, porém, a IA deverá ir muito além da análise de dados e participar do desenvolvimento da próxima geração de aceleradores de partículas, prevista para substituir o LHC a partir da década de 2040.
O LHC produz dados em uma escala impossível para computadores convencionais
A cada segundo, o Grande Colisor de Hádrons gera cerca de 40 milhões de colisões entre partículas.
Cada uma delas produz enormes quantidades de informações registradas pelos detectores distribuídos ao redor dos pontos de colisão. O volume de dados é tão gigantesco que nenhum sistema computacional disponível atualmente consegue armazenar ou analisar tudo em tempo real.
Por isso, o CERN depende de algoritmos capazes de decidir instantaneamente quais eventos merecem ser preservados para estudos posteriores.
Segundo Maurizio Pierini, físico do CERN, não existe hoje uma infraestrutura de computação capaz de processar toda essa informação.
“É preciso filtrar os dados e contar com um algoritmo que decida o que é relevante e o que pode ser descartado”, explica o pesquisador.
Inteligência artificial já ajudou na descoberta do bóson de Higgs
Embora a inteligência artificial tenha ganhado enorme destaque nos últimos anos, o CERN utiliza técnicas de aprendizado de máquina há décadas.
O primeiro sistema desse tipo foi desenvolvido em 1987 para detectar falhas no Síncrotron de Prótons, um dos aceleradores utilizados pelo laboratório.
Anos depois, tecnologias semelhantes desempenharam um papel fundamental durante a busca pelo bóson de Higgs.
Conhecida popularmente como “partícula de Deus”, essa partícula foi prevista na década de 1960 pelo físico Peter Higgs e só foi confirmada experimentalmente em 2012.
Como o bóson de Higgs surge extremamente raramente e existe por um intervalo de tempo quase imperceptível, os cientistas precisavam identificar sinais muito específicos entre bilhões de colisões.
Para isso, carregaram algoritmos de aprendizado de máquina diretamente no hardware do LHC.
Os sistemas foram treinados para reconhecer padrões compatíveis com as previsões teóricas do bóson de Higgs e selecionar automaticamente os eventos mais promissores.
No fim do processo, os algoritmos conseguiam filtrar cerca de mil sinais por segundo, tornando possível identificar as primeiras evidências inequívocas da partícula.
“Podemos dizer que a inteligência artificial contribuiu para a descoberta do bóson de Higgs”, afirma Pierini.
IA será usada durante os experimentos, e não apenas depois
O uso da inteligência artificial no CERN vai além da análise posterior dos resultados.
Segundo a ex-diretora-geral da instituição, Fabiola Gianotti, os pesquisadores utilizam algoritmos antes dos experimentos para planejamento, depois para interpretar os dados e, diferentemente do que ocorre em muitas outras áreas científicas, também durante a própria aquisição das informações.
Essa capacidade permite que os sistemas tomem decisões em tempo real sobre quais colisões devem ser registradas e quais podem ser descartadas imediatamente.
É justamente essa característica que diferencia o trabalho do CERN de outras aplicações científicas da inteligência artificial.
O próximo acelerador também contará com ajuda da IA
A expansão do papel da inteligência artificial ocorre em um momento de profunda transformação da infraestrutura do laboratório.
O CERN iniciou a modernização do LHC para aumentar significativamente sua taxa de colisões, o que também elevará o volume de dados produzido.
Paralelamente, a instituição trabalha no desenvolvimento do Future Circular Collider (FCC), o Colisor Circular do Futuro, projeto que deverá substituir o LHC na década de 2040.
Os pesquisadores acreditam que a inteligência artificial participará de praticamente todas as etapas desse empreendimento.
Além de analisar dados científicos, a tecnologia poderá ajudar no desenho da máquina, na escolha dos materiais de construção, na otimização dos custos e até mesmo na definição das perguntas científicas que orientarão o projeto.
IA pode acelerar a próxima geração de descobertas
Para Maria Spiropulu, física de partículas do Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech) e colaboradora do CERN, a inteligência artificial transformará profundamente a maneira como a física de partículas é conduzida.
Segundo ela, a tecnologia permitirá desenvolver equipamentos mais eficientes, acelerar pesquisas e ampliar a capacidade dos cientistas de investigar algumas das maiores questões ainda sem resposta sobre a estrutura do Universo.
À medida que o CERN avança rumo ao Future Circular Collider, a inteligência artificial deixa de ser apenas uma ferramenta de apoio e passa a ocupar uma posição central na pesquisa. Se há pouco mais de uma década ela ajudou a confirmar a existência do bóson de Higgs, nas próximas décadas poderá ser uma das principais responsáveis pelas descobertas que definirão o futuro da física de partículas.
[ Fonte: Swiss Info ]
