Astrofísico americano usa inteligência artificial para resolver desafio que supera supercomputadores há décadas. A ferramenta Codex, da OpenAI, avança na fronteira da ciência espacial.
Em um observatório centenário localizado no Arizona, o astrofísico Chi-kwan Chan, da Universidade do Arizona, enfrenta um desafio que tem dificultado supercomputadores por décadas: simular o plasma que gira em torno de buracos negros. Para alcançar esse objetivo, Chan recorre à ferramenta de programação por inteligência artificial da OpenAI, chamada Codex.
Chan é membro do Event Horizon Telescope (EHT), um consórcio que une telescópios de diversas partes do mundo, universidades, centros de pesquisa e centenas de cientistas. Esse grupo foi responsável pela produção das duas primeiras imagens de buracos negros na história: o buraco negro M87, localizado no centro de uma galáxia a 55 milhões de anos-luz da Terra, e o Sagitário A, que está no coração da Via Láctea.
Buracos negros funcionam como laboratórios naturais para testar a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Segundo essa teoria, a gravidade não é uma força que atrai objetos, mas resulta da deformação do espaço-tempo causada por massa e energia. Atualmente, o EHT trabalha na produção do primeiro vídeo de um buraco negro supermassivo, focando no objeto no centro da galáxia Messier 87.
Transformar as observações feitas em conhecimento científico requer a modelagem simultânea de plasma, gravidade, relatividade e partículas individuais. Um dos principais obstáculos é o plasma, uma matéria superaquecida composta por elétrons e íons eletricamente carregados que rodeiam o buraco negro. O comportamento desse gás ionizado é difícil de reproduzir com precisão, mesmo utilizando os supercomputadores mais avançados.
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A gravidade de um buraco negro deforma o próprio espaço-tempo, criando um caminho do qual nem a luz consegue escapar. Por isso, os cientistas só conseguem explorar a região ao redor, conhecida como horizonte de eventos, onde o material em órbita ainda emite luz observável. A equipe de Chan contribuiu para o desenvolvimento das ferramentas de simulação que interpretaram observações realizadas em 2019, que mostravam a sombra de um buraco negro envolto em plasma, próximo ao horizonte de eventos.
O desafio adicional está em modelar o movimento de elétrons e íons em um ambiente tão extremo. Embora o plasma seja tratado como um fluido denso, próximo aos buracos negros supermassivos, ele se aquece a tal ponto que se rarefaz. Nesse estado, as partículas não colidem e passam a seguir órbitas helicoidais ao longo das linhas de campo magnético. A reprodução do comportamento de trilhões de elétrons e íons em movimento de espiral requer que os supercomputadores utilizem intervalos de tempo muito pequenos, o que consome grande parte da capacidade de processamento disponível.
Chan acredita que é possível representar o comportamento coletivo das partículas sem a necessidade de calcular cada órbita ou espiral individualmente. Ele pediu ao Codex para criar novos algoritmos, testar simulações e compará-las com os modelos aceitos pela comunidade científica. Embora a ferramenta tenha gerado várias variações de algoritmos, nem todos se mostraram corretos, mas Chan considera isso parte do processo. Para ele, o mais importante é testar cada hipótese e descartar aquelas que não resistem à verificação matemática.
Em um comunicado, Chan afirmou: “A maioria das ideias científicas falha. O que importa é que esses algoritmos sejam testáveis. Uma vez encontrado um que funcione, ele pode potencialmente viabilizar simulações que antes eram impossíveis.” Se as abordagens testadas com o Codex forem validadas, poderão abrir caminho para simulações em escala muito maior, potencialmente envolvendo trilhões de partículas, ajudando a superar um gargalo computacional que persiste há décadas.
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