De olho no DES, cientistas do CBPF desenvolveram novas técnicas

Tão importante quanto a descoberta dos arcos, foram as técnicas usadas pelos cientistas brasileiros para encontrá-los no palheiro cósmico e analisá-los. Para ajudar no processo de identificação e medidas nos arcos, Makler e dois outros pesquisadores do CBPF criaram um método, chamado Mediatrix.

O que a ferramenta faz é decompor a imagem de um objeto em pequenos segmentos, fazendo uma espécie de “esqueletização”. Ao resultado obtido pela técnica, os cientistas aplicam métodos estatísticos que usam redes neurais — um ramo da inteligência artificial que simula o funcionamento do cérebro em computadores — para identificar arcos em imagens astronômicas.

Segundo o coordenador do Sogras, é justamente a simplicidade da técnica que poderá permitir sua aplicação em diversas áreas do conhecimento que requerem a análise de imagens e identificação automatizada de padrões. Dois dos coautores do método pretendem usá-lo na área médica e na prospecção de petróleo, que exigem análises mais depuradas de imagens. Eles não pretendem cobrar royalties pelo uso do software para fins científicos – apenas para aplicações comerciais.

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Além do Mediatrix, os pesquisadores do CBPF usaram outros três programas que haviam desenvolvido, de olho no projeto Dark Energy Survey (DES). Parte de um pacote chamado de SLools (Strong Lensing tools, ou ferramentas para o estudo do lenteamento gravitacional forte), trata-se de um pacote de ferramentas: o ArcEllipse, fórmula matemática cria uma figura geométrica nova em forma de arco; o PaintArcs usa essa forma para criar uma distribuição de brilho; e o ArcFitting, que a usa para ajustar um arco real em uma imagem.

Procura automatizada no palheiro

Com esse arsenal matemático, ficou mais fácil enfrentar a dura análise das imagens, já que essas ferramentas possibilitam o cálculo das propriedades dos arcos de forma quantitativa, estatística e automatizada. “Elas permitem obter medidas e processar a sua saída inclusive para buscar arcos, medir outras propriedades, como curvatura, etc; até onde eu sei, isso é único, e certamente somos os únicos a disponibilizar esses códigos”, conta Makler.

O coordenador do projeto explica que, por incrível que pareça, até agora os cientistas não contavam com esse tipo de ferramentas. “As medidas em arcos, por exemplo, seu comprimento e largura, eram feitas com a ajuda de um software, mas de forma “artesanal”, com componente visual mesmo”, explica. Para estudar poucos arcos, não era grave fazer “à mão”, ele explica, mas fazer o mesmo com milhares deles – que serão pesquisados no DES – seria difícil, para não dizer impossível.

Atualmente, os cientistas do CBPF estão desenvolvendo um projeto para comparar todos os buscadores de arcos gravitacionais disponíveis – tanto os criados por eles como por outros pesquisadores.