Científicos austriacos y rusos afirman haber logrado utilizar Inteligencia Artificial para simular el campo magnético del Sol y así predecir su comportamiento.

Utilizan IA para predecir el comportamiento del Sol

Por Julio García G. / Periodista de Ciencia

La utilización de la Inteligencia Artificial (IA) para resolver problemas complejos que atañen a la vida humana –que, por cierto, ya ha comenzado a dar sus frutos en el campo de la IA generativa como la utilizada por el famoso ChatGPT-, ahora podría ser empleada también de forma masiva para el estudio del Sol y otros fenómenos físicos.

Resulta que, el pasado 13 de julio, un equipo de investigadores de la Universidad de Graz, Austria, y del Instituto Sholkovo de Ciencia y Tecnología en Rusia, publicaron un trabajo de investigación en la revista Nature Astronomy en el cual dan cuenta de cómo la IA puede utilizarse también para simular el campo magnético superior del Sol casi en tiempo real.

Este importante avance podrá permitir predecir mejor uno de los fenómenos que tienen lugar en la superficie del Sol: las tormentas solares, las cuales suelen causar daños importantes a la infraestructura crítica que hemos desarrollado en la Tierra como las torres que transmiten electricidad, las comunicaciones de los aviones y, por supuesto, la tecnología espacial como los satélites artificiales que orbitan alrededor de nuestro planeta.

También, son responsables de producir uno de los fenómenos nocturnos más bellos que puedan admirarse: las auroras boreales, las cuales se forman a partir de la interacción del viento solar con la magnetósfera. Esta última sirve como una especie de escudo que nos protege (está presente también en muchos otros planetas) de las partículas del viento solar. 

De hecho, desde hace varias décadas se sabe que el campo magnético del Sol es uno de los factores principales que determinan el llamado Clima Espacial. Dicho clima está influenciado no solamente por las condiciones físicas del Sol (que cambian constantemente), sino también por el campo magnético de la Tierra y el llamado Medio Interplanetario formado por el material y los campos magnéticos, incluidos los que genera el Sol, que abarcan a todo el Sistema Solar.

Imagen: NASA

Cabe mencionar también que el Sol siempre está en constante dinamismo; tan es así que, en regiones donde se produce mayor actividad, se forman manchas solares donde los fuertes campos magnéticos emergen a través de su superficie.

Desafortunadamente, en la actualidad las capacidades observacionales solamente permiten medir con exactitud la intensidad del campo magnético de la superficie del Sol, pero no más allá. Evidentemente, esto podría cambiar muy pronto gracias a la utilización de la IA.

En el nuevo experimento, éste que fue publicado en Nature, los científicos recurrieron a las llamadas Redes neuronales informadas por la física (PINNs, por sus siglas en inglés), donde a las redes neuronales artificiales -que son básicamente algoritmos que imitan cómo aprende el cerebro humano-, se les puso a resolver tareas de aprendizaje respetando cualquier ley física y utilizando para ello ecuaciones diferenciales.

Las ecuaciones diferenciales – desarrolladas en el siglo XVIII por el físico y astrónomo italiano Louis Lagrange y otros- permiten hacer una descripción matemática detallada y precisa de cómo se producen los cambios que sufren las cosas con el paso del tiempo, es decir, cómo los fenómenos evolucionan a partir de un conjunto de condiciones iniciales. Estas ecuaciones se utilizan, por ejemplo, para predecir el comportamiento de las pandemias, o en muchas otras áreas del conocimiento como la física, la ingeniería, la biología y la economía.

Luego de entrenar a las redes neuronales PINNs, los investigadores simularon la evolución de una región solar activa que ya había sido observada. Posteriormente simularon los campos magnéticos en tiempo real. Sorprendentemente este proceso solamente requirió menos de 12 horas de tiempo de cálculo para observar una serie de observaciones de 5 días.

El físico y astrónomo italiano Louis Lagrange. Imagen: Wikipedia.org

Esta velocidad de procesamiento de información sin precedentes ha permitido a los científicos realizar análisis y pronósticos en tiempo real de la actividad solar, lo cual se traduce en que, a partir de ahora, el mundo verá una capacidad sin igual para predecir eventos meteorológicos espaciales como lo es el complejo y a veces impredecible comportamiento del Sol.

Durante los experimentos, el equipo también estudió con profundidad la evolución temporal de la energía magnética que se encuentra en estado libre dentro de la corona solar. Esta última está vinculada con eventos eruptivos en el Sol, como las eyecciones de masa coronal que son grandes nubes de plasma expulsadas de la atmósfera solar a velocidades de entre 100 y 3,500 kilómetros por segundo.

Al respecto, en una entrevista concedida recientemente al portal de internet Phys.org, Robert Jarolim, el investigador principal del trabajo mencionó que “el uso de la inteligencia artificial en este contexto representa un salto transformador hacia adelante ya que el uso de técnicas de IA para simulaciones numéricas nos permite incorporar mejores datos de observación y, por lo tanto, tiene un gran potencial para avanzar aún más en nuestras capacidades de simulación”.

Imagen muy cercana de la corona Solar captada por un satélite de la Agencia Espacial Europea. Imagen: ESA.

Como podemos percatarnos, la Inteligencia Artificial ha comenzado a dominar ya muchos ámbitos del conocimiento donde la capacidad de predicción de los seres humanos está intrínsecamente limitada para el cálculo de un gran número de variables

Un ejemplo donde aparecen un sinfín de variables es en el ajedrez. En éste existen infinitas posibilidades de combinación de jugadas y las máquinas han logrado calcular la mayoría de las combinaciones posibles gracias a un conjunto de reglas que nunca cambian. Ello les ha permitido vencer, desde los años 90, a titanes de este deporte como al ruso Garry Kasparov.

Ahora mismo las computadoras, y en particular la Inteligencia Artificial, nos vuelven a sorprender calculando fenómenos físicos aparentemente intangibles ubicados más allá de la Tierra -a millones de kilómetros de distancia- por lo que, quizá también, la búsqueda de vida en otros planetas, en un futuro no muy lejano, esté influenciada por la inteligencia de silicio que les dirá a los astrónomos hacia donde deben apuntar sus telescopios para hallarla en mundos previamente elegidos en función de sus características físicas (si tienen o no atmósfera, si encuentran en la zona de habitabilidad con respecto a la estrella que los hospeda, etc.).

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