Per comprendere l'universo reale con una precisione mai vista prima, gli scienziati di oggi ne stanno costruendo meticolosamente uno finto, all'interno di un computer. Questo paradosso apparente è in realtà la risposta a una delle sfide più grandi dell'astronomia moderna: un'inondazione di dati così vasta da superare qualsiasi capacità di analisi umana. La radice del problema risiede nei telescopi di nuova generazione, strumenti incredibilmente potenti che scandagliano il cielo notte dopo notte.
Osservatori come il Vera C. Rubin in Cile, ad esempio, sono progettati per mappare l'intero emisfero australe in pochi giorni, generando decine di terabyte di immagini a ogni sessione. È una quantità di informazione quasi inimmaginabile. Se un essere umano si mettesse a osservare questi dati, un'immagine dopo l'altra, alla velocità di uno schermo 4K al secondo per tutto il giorno, sarebbe comunque 25 volte più lento del flusso in arrivo, rimanendo irrimediabilmente indietro. Di fronte a questo diluvio digitale, l'unica soluzione è affidarsi a potenti algoritmi e all'AI, programmati per setacciare i dati alla ricerca di fenomeni cosmici come supernove, asteroidi vaganti o le deboli tracce della materia oscura.
Ma come possiamo fidarci ciecamente di un software quando la posta in gioco è una scoperta scientifica? Come essere sicuri che un algoritmo interpreti correttamente un segnale debole e non lo confonda con un'imperfezione della fotocamera o un disturbo atmosferico? È qui che la creazione di universi simulati diventa una mossa strategica fondamentale.
Attraverso un software chiamato PhoSim (Photon Simulator), gli astronomi possono generare immagini artificiali del cielo di un realismo sbalorditivo. Questo programma non si limita a disegnare stelle e galassie, ma simula l'intero viaggio di ogni singola particella di luce, un fotone alla volta, dal suo punto di origine fino al sensore del telescopio.
Il percorso di ogni fotone viene tracciato mentre attraversa il cosmo, viene deviato e distorto dalla turbolenza dell'atmosfera terrestre, riflesso dagli specchi e infine convertito in un segnale elettrico. Poiché ogni elemento di questo cielo sintetico è noto a priori, le immagini simulate diventano il "manuale di istruzioni" perfetto.
Su di esse, gli algoritmi di AI vengono addestrati e messi alla prova, verificando se riescono a individuare correttamente le caratteristiche inserite. Questo processo, inoltre, aiuta a riconoscere e correggere gli errori sistematici nelle immagini reali. Ad esempio, si è potuto correlare direttamente la minima variazione di temperatura sulla superficie di uno specchio con la comparsa di astigmatismo, o mappare come la turbolenza del vento in alta quota sfoca e sposta le stelle.
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