Científicos chilenos presentan AstroCV, un software que podría revolucionar la astronomía

La presentación tuvo lado en la conferencia de Software y Sistemas de Análisis de Datos Astronómicos (ADASS), celebrada esta semana en Santiago.

Tras un año y medio de ampliación, científicos de la empresa Metric Arts, con apoyo del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica y Microsoft, presentaron AstroCV, un software de código libre para el procesamiento de imágenes de gran tamaño. La innovación podría ser fundamental para identificar patrones de comportamiento de las galaxias en la era del denominado big data y formación automatizado.

El software fue presentado hoy en la en la conferencia de Software y Sistemas de Análisis de Datos Astronómicos (ADASS), organizada de forma inédita en Chile y Latinoamérica. El evento es uno de los seminarios más relevantes en el mundo de la astronomía y durante esta semana ha contado con la presencia de más de 350 expertos internacionales en hotel Shetaron de Santiago.

Los científicos presentaron el tesina en una conferencia titulada “AstroCV, A computer vision library for Astronomy”. Según expresaron, la idea surgió en saco a un trabajo colaborativo entre el Instituto de Astrofísica UC y Metric Arts hace dos abriles, apoyados por un Contrato Tecnológico de Corfo, con el cual se sentaron las bases para el ampliación. Con el tiempo, además recibieron apoyo de Microsoft utilizando la plataforma Azure.

Roberto Muñoz, Astrónomo, verificado de datos e investigador de Metric Arts, nos comentó la relevancia del software, mencionando que en astronomía se acostumbra a trabajar con muchos datos, a tomar imágenes del Gloria, de las estrellas o galaxias, usando los telescopios. Estas imágenes a veces son muy grandes, llegando a pesar hasta un 1GB por dispositivo; solo en Chile, los telescopios toman entre 100 a 200 fotos por sombra, generando una cantidad de datos considerable (big data).

Históricamente, la posibilidad que ha tenido el mundo tecnológico para trabajar con big data ha sido hacerlo en saco a múltiples computadores de modo distribuida. En vez de procesar en un único CPU, se hace en una red. Este enfoque es el que domina en las grandes compañías. El enfoque que tiene el tesina es que, en vez de trabajar con clústers, se recurre además a las tarjetas gráficas o GPUs, ideales para manejar imágenes

Pero suceder enemigo una forma apto de procesar las imágenes es solo una parte de la historia. Sin un software apto, no se podrían obtener resultados. En ese ámbito, surge el ampliación de las librerías, código e interfaz de AstroCV. La empresa Metric Arts venía trabajando analizando imágenes y videos con temáticas terrestres (objetos, personas, animales), aunque se dieron cuenta que esto podía ser útil para la astronomía.

¿De qué forma funciona?

El software se vincula con una cámara o un telescopio y procesa cada imagen que llega a una inscripción velocidad, oscilando en 30 cuadros por segundo. En este poco tiempo, el software detecta lo que refleja la imagen y, en tiempo actual, escudriñamiento patrones identificables. Aunque el objetivo principal es procesar las imágenes que se capturan, además existe la particularidad de ingresar fotografías ya extraídas en tiempos pasados, a modo de conseguir una implementación que pueda adaptarse a las dinámicas existentes y mejorarlas.

Para Roberto González, astrónomo, desarrollador del software y además parte de Metric Arts, trabajar con código libre ha sido fundamental para potenciar la calidad del software, programado en el idioma C y con partes en python. Según nos cuenta, utilizar un idioma de bajo nivel tiene la particularidad de ser más apto, por interactuar directamente con el hardware. Otro de los medios claves adentro del ampliación fue el denominado formación automatizado (machine learning) y formación profundo (deep learning).

El formación de máquinas, anejo al formación profundo (el paso más allá del machine learning), es fundamental. Desde los últimos 20 abriles comenzaron a emerger softwares para procesar las imágenes. La gran cantidad de información obtenida, además empezó a ser más compleja, y actualmente se necesitan muchos filtros. Por eso, hay que usar métodos automáticos y uno entrena sistemas para que hagan el trabajo. El reseña es la saco, pero un reseña sin prospección no vale mucho.

Patricio Cofré, CEO de Metric Arts, comentó que utilizaron una plataforma de Microsoft llamada Azure, “un conjunto integral de servicios en la nube que los desarrolladores y los profesionales de TI utilizan para crear, implementar y administrar aplicaciones”. Uno de los medios claves que Cofré destaca del funcionamiento de AstroCV, es su capacidad de tracking o seguimiento.

El tracking tiene relación con la conservación de las identificaciones que hace el software. Esto es muy aplicable en las galaxias, porque si se tiene un hallazgo, se tiene que seguir en el tiempo para que sea consistente. El tracking, la identificación y seguimiento, son los dos pilares del software. Se utilizan plataforma de código libre para esto y en Azure, se puede conseguir esto.

La puerta de entrada para futuros descubrimientos

Actualmente los científicos están analizando la colaboración con telescopios en vías de construcción, como el Large Synoptic Survey Telescope, o Gran Telescopio para Rastreos o Sondeos Sinópticos, que tendrá unos ocho metros de diámetro y que generará un rango de 15 TB de datos por sombra; la idea es incorporar el código como parte de su ampliación.

Para Roberto Muñoz, innovaciones de este tipo son claves para los futuros descubrimientos astronómicos:

En la astronomía se construyen telescopios más grandes y sofisticados. Hace 30 abriles creíamos que teníamos una imagen clara del universo, luego construimos un telescopio más amplio y nos dimos cuenta que no era tan así, que había objetos que ayer no podíamos ver. Hoy día sabemos que hay galaxias espirales, elípticas, estrellas de neutrones, quásares, pero nadie te dice que con los próximos telescopios no vayamos a descubrir otras. El universos es un gran espacio por descubrir.

Por su parte Wilson Pais, director de tecnología de Microsoft Chile, es otro de los esperanzados en que este tesina sirva para el ampliación de la ciencia.

Es muy difícil procesar la información astronómica y esto ha generado mucho interés en la comunidad científica y astronómica, por otra parte de los fines educativos que tiene. Desde centros que trabajan con lo que se denomina ‘data visualización’, podría ser muy útil.

Este tipo de tecnologías, de efectividad aumentada, aparente o mixta, aportan mucho para resolver las problemáticas que tienen (…) A Microsoft le gusta trabajar con partners. Mucha de esta información es atrevido, tanto los mapas como el código y la plataforma utilizada.


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