Pablo Morales Álvarez, informático, ha sido premiado por SCIE y BBVA por su algoritmo para identificar los efectos de las ondas gravitacionales.Miguel Ángel Medina / Fundación BBVA
Una crítica simple pero común de los estudios sobre el origen y el comportamiento del universo es su falta de aplicación práctica en la vida cotidiana. Por si no fueran suficientes las respuestas que nos dan estos estudios sobre nuestro mundo y el surgimiento de la vida, este año dos de los diez premios (donación 5.000€) de la Sociedad Española de Informática Científica (SCIE) – Fundación BBVA dan una respuesta contundente Respuesta: Saúl Alonso Monsalve, informático madrileño de 28 años, y Pablo Morales Álvarez, informático granadino de 30 años, fueron premiados por sus trabajos sobre inteligencia artificial identificando neutrinos y midiendo los efectos de las ondas gravitacionales, dos universal La singularidad los afectó. Conduciendo al desarrollo de herramientas que ayuden a diagnosticar el cáncer en milisegundos.
Los neutrinos son las segundas partículas más grandes del universo después de los fotones (partículas de luz). Miles de millones de los primeros pasan a través de nuestros cuerpos, y cualquier materia, cada segundo porque no tienen carga eléctrica y solo interactúan con la fuerza nuclear débil (una de las fuerzas conocidas junto con la gravedad, el electromagnetismo y el núcleo fuerte). También tienen masa, aunque no se sabe cuánta ni cómo, y viajan en línea recta, por lo que son mensajeros únicos del origen del universo. Pero estas singularidades las hacen tan difíciles de detectar que han sido denominadas «partículas fantasma».
Los tipos de neutrinos (electrones, muones y tau) se denominan «sabores» en física y oscilan. «Esto significa», explica Alonso Monsalve, «que cuando se mide el sabor de un neutrino un tiempo después de su creación, puede haber cambiado. Las partículas de materia (que dominan, aunque no está claro el motivo) interactúan con la antimateria, lo que se denomina CP (carga). paridad) violación. Por lo tanto, los neutrinos y los antineutrinos oscilan de manera diferente. «El descubrimiento de la violación CP en la región de los neutrinos podría eventualmente explicar la diferencia entre la materia y la antimateria en el universo, y darnos mucha información sobre su origen», el investigador informático detallado.
Para desentrañar los misterios de los neutrinos, Alonso Monsalve participa en el Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), un acelerador con detectores de haz que detecta partículas fantasmales que viajan 1.300 kilómetros bajo los Estados Unidos. El investigador español utilizó sus conocimientos informáticos para desarrollar un algoritmo que puede identificar el olor de los neutrinos después de un largo viaje. Es como un sistema de reconocimiento facial que puede verificar que la persona que llega a la frontera es la misma persona que sale de otro país según la imagen del pasaporte y cómo les ha afectado el viaje.
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“Mi trabajo”, detalla Alonso Monsalve, “siempre ha sido recoger imágenes de los detectores y aplicar algoritmos de inteligencia artificial para entender qué está pasando en la imagen y concluir al 100% que es un electrón o un muón o un neutrino tau. Inteligencia artificial Los algoritmos identifican los neutrinos y reconstruyen la partícula en tres dimensiones a partir de la proyección bidimensional que ve el detector. Además, discriminan el ruido porque lo que se recoge no es exactamente lo que pasó».
El informático Saúl Alonso Monsalve, en la sede del CERN, donde realizó su tesis doctoral.Fundación BBVA
La obra ganadora de Pablo Morales Álvarez también está relacionada con el universo, en concreto con las ondas gravitacionales. Se trata de ondas provocadas por eventos muy violentos, como la fusión de dos agujeros negros o una supernova, que viajan a la velocidad de la luz y alteran el espacio-tiempo, efecto descrito por Albert Einstein pero no hasta que se detectó GW150914 en septiembre de 2015. , a pesar de que se anunció seis meses después.
Estas ondas, como las que aparecen en la piel de un instrumento de percusión, distorsionan físicamente todo a su paso, pero llegan a la Tierra de manera casi imperceptible.
Morales Álvarez detecta ondas gravitacionales en colaboración con el proyecto LIGO de EE. UU., un experimento que identifica cambios en la millonésima de milímetro en la estructura de los metales provocados por las fluctuaciones cósmicas. «Es como ganar una nueva vibra», explicó. En este sentido, los investigadores señalan que las ondas gravitatorias no son como las ondas sonoras, que no pueden viajar en el vacío, ni son como las ondas electromagnéticas. “Tienen otra naturaleza nueva, de ahí su interés”, dijo.
«Ahora queremos automatizar y acelerar el proceso de detección de ondas gravitacionales», agregó. «Dejan rastros, y mi trabajo es crear un algoritmo que distinga automáticamente lo que es una onda gravitacional de lo que no lo es. Los expertos pueden hacerlo, pero el flujo de datos resultante es tan grande que no se puede lograr que un físico lo haga». léalo. Toda esta información para identificar ondas.
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Dado que el algoritmo no aprende por sí solo, sino que se alimenta de la información proporcionada por un grupo de voluntarios capacitados, el trabajo informático de Morales permite que la computadora aprenda qué fuente de información, qué anotador es más confiable, además de reconocer las ondas. detectado previamente en otras observaciones.
El trabajo de ambos es fundamental para la observación del universo. Pero también acaba utilizándose en aplicaciones más cercanas. Alonso Monsalve utilizó su conocimiento en el reconocimiento de neutrinos para desarrollar un algoritmo capaz de identificar el cáncer de hígado en milisegundos mediante el análisis de imágenes radiológicas de los pacientes. La fortaleza de su sistema es que convierte imágenes bidimensionales en tridimensionales, haciendo que el análisis sea más preciso y completo.
Sus patrones se basan en información de expertos de todo el mundo sobre 300 imágenes que permiten a la IA identificar y localizar tumores. «Los resultados no reemplazan un diagnóstico experto, pero lo ayudan y lo guían en milisegundos», anotó.
De igual forma, Morales Álvarez dedicó dos años a aplicar su experiencia en detección de ondas gravitacionales para identificar tumores en imágenes microscópicas obtenidas de biopsias. “También es una ayuda diagnóstica que indica al patólogo si hay patrones compatibles con el cáncer y dónde”, explica.
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