Científicos logran simular el universo desde una laptop en horas

En un avance significativo para la astronomía, un equipo de investigadores de la Universidad de Waterloo desarrolló una herramienta innovadora llamada Effort.jl, que permite simular la estructura del universo utilizando únicamente una laptop. Este nuevo sistema ha revolucionado la forma en que los científicos estudian datos cósmicos, reduciendo el tiempo de procesamiento de días en supercomputadoras a solo unas pocas horas.

El líder del proyecto, Dr. Marco Bonici, investigador postdoctoral en el Centro de Astrofísica de Waterloo, explicó que Effort.jl, que significa EFfective Field theORy surrogate, utiliza técnicas numéricas avanzadas y métodos de preprocesamiento de datos inteligentes para ofrecer un rendimiento computacional excepcional, manteniendo la precisión necesaria en cosmología. Esta herramienta fue diseñada como un potente emulador para la Teoría de Campo Efectivo de la Estructura a Gran Escala (EFTofLSS), permitiendo a los investigadores procesar vastos conjuntos de datos de manera más eficiente que nunca.

La idea de Effort.jl surgió de la frustración del Dr. Bonici al ejecutar modelos computacionales que requerían mucho tiempo. Cada vez que ajustaba un solo parámetro, podía tardar días en obtener resultados. Esta experiencia lo llevó a crear una solución más rápida y flexible que pudiera manejar tales ajustes en horas en lugar de días.

"Con Effort.jl, podemos analizar conjuntos de datos complejos en modelos como EFTofLSS, que anteriormente necesitaban mucho tiempo y poder computacional", comentó Bonici. "Con proyectos como DESI y Euclid ampliando nuestro conocimiento del universo y generando conjuntos de datos astronómicos aún más grandes, Effort.jl permite a los investigadores analizar datos de manera más rápida y económica, realizando múltiples análisis con pequeños cambios basados en matices en los datos".

Effort.jl pertenece a una clase de herramientas conocidas como emuladores, que son atajos computacionales entrenados para replicar el comportamiento de simulaciones grandes y que consumen muchos recursos, pero que funcionan de manera mucho más rápida. Al utilizar emuladores, los científicos pueden explorar muchos escenarios cósmicos posibles en una fracción del tiempo y aplicar técnicas avanzadas como el muestreo basado en gradientes para estudiar modelos físicos complejos con mayor eficiencia.

Bonici agregó: "Pudimos validar las predicciones generadas por Effort.jl alineándolas con las provenientes de EFTofLSS. El margen de error fue pequeño y nos mostró que los cálculos realizados por Effort.jl son sólidos. Además, Effort.jl puede manejar peculiaridades observacionales como distorsiones en los datos y se puede personalizar fácilmente según las necesidades del investigador".

A pesar de sus impresionantes capacidades, Effort.jl no reemplaza la comprensión científica. Los cosmólogos siguen desempeñando un papel vital en la configuración de parámetros, la interpretación de resultados y la aplicación de conocimientos físicos para garantizar conclusiones significativas. La combinación de conocimiento experto y poder computacional es lo que hace que el sistema sea tan efectivo.

De cara al futuro, se espera que Effort.jl aborde conjuntos de datos cosmológicos aún más grandes y trabaje junto a otras herramientas analíticas. Los investigadores también ven potencial para sus métodos en áreas más allá de la astrofísica, incluyendo la modelización del clima y el tiempo.

El artículo titulado "Effort.jl: un emulador rápido y diferenciable para la Teoría de Campo Efectivo de la Estructura a Gran Escala del Universo" fue publicado en el Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.