• Ms Tech

L’AI al servizio dell’astronomia

Un team di ricercatori vuole affiancare l’intelligenza artificiale aI Decadal Survey, il sondaggio che prevede quali campi dell’esplorazione spaziale sono da privilegiare nei prossimi 10 anni.

di Tatyana Woodall 21-09-21
Ogni 10 anni,  gli astronomi statunitensi devono prendere alcune decisioni difficili. Delineate in un piano chiamato Decadal Survey on Astronomy and Astrophysics, una serie di studi prodotti dalle National Academies of Sciences, Engineering and Medicine, queste decisioni determinano le priorità scientifiche del prossimo decennio per il settore.  

Il Decadal Survey ha posto le basi per grandi passi avanti nell'esplorazione spaziale sin dai primi anni 1960. Il settimo rapporto, chiamato Astro2020, è previsto per la fine di questo mese. Le comunità scientifiche, le istituzioni di finanziamento e persino il Congresso fanno riferimento a questi rapporti per prendere decisioni su dove investire tempo e denaro. 
 
Rapporti precedenti hanno annunciato importanti progetti, tra cui la costruzione e il lancio di grandi telescopi spaziali e lo studio di fenomeni estremi come supernove e buchi neri. L'ultimo rapporto, soprannominato  Astro 2010, ha persino approfondito la natura dell'energia oscura. Poiché il Decadal Survey è uno studio di consenso, i ricercatori che desiderano che il loro progetto venga preso in considerazione devono presentare i loro progetti con più di un anno di anticipo. Tutte le proposte (più di 500 questa volta) sono disponibili al pubblico.
  
Quest'anno, gli argomenti in discussione spaziano dall'esplorazione delle lune di Giove alla creazione di strategie di difesa planetaria contro eventi che accadono una volta ogni 1.000 anni, come il sorvolo di un grande asteroide chiamato Aphopis. Nel frattempo, alcuni ricercatori vogliono dare un'occhiata più da vicino al nostro pianeta.  

Il comitato di indagine, che riceve input da una serie di gruppi più piccoli, tiene conto di una quantità gigantesca di informazioni per creare strategie di ricerca. "Il Decadal Survey aiuta la NASA a decidere come guidare il futuro della scoperta umana nello spazio, quindi è davvero importante che siano ben informati", afferma  Brant Robertson, professore di astronomia e astrofisica dell'UC a Santa Cruz. 

Un team di ricercatori vuole utilizzare l'intelligenza artificiale per semplificare questo processo. La loro proposta non è per una missione specifica, ma a far sì che la loro intelligenza artificiale possa aiutare gli scienziati a prendere decisioni difficili sulle proposte a cui dare la priorità. L'idea è che addestrando l’AI a individuare le prospettive delle aree di ricerca, lo strumento potrebbe rendere più facile per i comitati di sondaggio e i gruppi di esperti decidere sull’elenco. 
 
"Quello che volevamo era avere un sistema che facesse gran parte del lavoro svolto dal Decadal Survey e che permettesse agli scienziati che lavorano sul sondaggio di fare ciò che sanno fare meglio", afferma  Harley Thronson, uno scienziato in pensione del NASA. Goddard Space Flight Center e autore principale della proposta.  

Anche se i partecipanti ai comitati sono scelti per la loro esperienza nei rispettivi campi, è impossibile per loro cogliere le sfumature di ogni tema scientifico. Il numero di pubblicazioni di astrofisica aumenta del 5 per cento ogni anno, secondo gli autori. Si tratta di una quantità di materiali difficili da elaborare per chiunque. 

È qui che entra in gioco l'intelligenza artificiale di Thronson.  

Ci è voluto poco più di un anno per realizzarla, ma alla fine il team di Thronson è stato in grado di addestrarla su più di 400.000 ricerche pubblicate nel decennio precedente al sondaggio Astro2010. Sono stati anche in grado di insegnare all'AI a setacciare migliaia di abstract per identificare sia le aree a basso che ad alto impatto da frasi tematiche di due e tre parole come "sistema planetario" o "pianeta extrasolare".  

Secondo il libro bianco dei ricercatori, l'intelligenza artificiale ha riesaminato sei temi di ricerca popolari degli ultimi 10 anni, tra cui un aumento vertiginoso della ricerca sugli esopianeti e l'osservazione delle galassie.  "Uno degli aspetti impegnativi dell'intelligenza artificiale è che a volte prevedo, escogita o analizza cose che sono del tutto spiazzanti per gli umani", afferma Thronson, il quale ritiene che il comitato direttivo dovrebbe usare l’AI per aiutare a rivedere e riassumere la grande quantità di testo che il panel deve esaminare, lasciando agli esperti umani la decisione finale. 
 
La loro ricerca non è la prima a provare a utilizzare l'intelligenza artificiale per analizzare e modellare la letteratura scientifica. Altre AI sono già state utilizzate per aiutare gli scienziati a revisionare il lavoro dei loro colleghi. 
 
Ma si può affidare all’AI un compito importante e influente come quello svolto dal Decadal Survey? 

Robertson dell'UC Santa Cruz concorda sul fatto che l'enorme quantità di ricerche astronomiche dovrebbe essere catalogata in qualche modo, ma pensa che sia ancora troppo presto per farlo. A suo parere, ci sono alcune importanti avvertenze da rispettare per sfruttare l'apprendimento automatico. Uno dei maggiori problemi con qualsiasi intelligenza artificiale è il modo in cui gli umani comprendono l'algoritmo e i suoi risultati. In questo caso, il team potrebbe dire  perché la  sua intelligenza artificiale ha fatto la scelta tra due argomenti simili?  

E gli umani sarebbero giunti alla stessa conclusione? 

“Come scienziati, la nostra reputazione si basa sull’accuratezza del nostro lavoro. E quindi penso che sia ragionevole che le persone applichino gli stessi tipi di criteri per i risultati di questi sofisticati algoritmi di apprendimento automatico", afferma Robertson. Thronson e il suo team non hanno provato a prevedere i risultati del sondaggio di quest'anno. Invece, si stanno concentrando sulla definizione delle prossime grandi aree di sviluppo dell'astronomia.  

Gli strumenti automatizzati probabilmente non verranno ancora utilizzati nel Decadal Survey per alcuni anni a venire. Ma se il comitato di indagine deciderà di integrare l'AI nel suo processo, questo rappresenterà un nuovo modo per gli scienziati di raggiungere un accordo sui propri obiettivi. Per ora, Thronson, Robertson e migliaia di altri astronomi devono solo aspettare per vedere cosa succederà, alla vecchia maniera.  

(rp)