3304: Problema dos 3 corpos. Cientistas estão perto de resolver a questão mais antiga da Astrofísica

CIÊNCIA/ASTROFÍSICA

(cv) NASA 360

Uma equipa de cientistas diz estar muito próxima de entender o conhecido “problema dos três corpos”, formulado por Isaac Newton.

A equipa diz ter uma solução estatística para o problema dos três corpos de Newton, o problema que se baseia em descobrir como três corpos semelhantes se deslocam no Espaço de uma forma capaz de e encaixar nas leis do movimento e da gravidade.

O estudo, publicado recentemente na Nature, aproximou-se da solução, apresentando uma fórmula estatística que se enquadra nesta questão ainda por resolver.

O problema dos três corpos, descrito como “a questão em aberto mais antiga da Astrofísica”, lida com as leis de Newton. As leis do movimento ajudaram os cientistas a compreender as relações entre um corpo com massa e as forças que agem sobre ele, como as forças que agem sobre um planeta em órbita do Sol, por exemplo.

No entanto, tentar entender as relações entre um corpo com massa e as forças que agem sobre ele quando aplicadas a três corpos (por exemplo, quando um satélite orbita um planeta, que, por sua vez, orbita uma estrela) gera dificuldades, uma vez que as equações relacionadas à massa e ao movimento não são resolúveis.

Agora, uma equipa de cientistas da Universidade Hebraica de Jerusalém sugeriu que, num sistema instável composto por três corpos, um deles acaba por ser expulso, deixando para trás os outros dois corpos numa relação binária estável, explica a Sputnik News.

“Quando comparamos as nossas previsões com modelos dos movimentos reais gerados por computador, observamos um alto grau de precisão“, garantiu o astrofísico Nicholas Stone, um dos cientistas envolvidos nesta pesquisa.

Apesar de os cientistas terem encontrado soluções para casos especiais, a fórmula geral para o problema dos três corpos mostrou-se muito difícil de atingir. Este estudo não resolve completamente o problema de Newton, mas a representação estatística de um sistema de três corpos instável ajudará os cientistas a visualizar os complicados processos envolvidos nestes sistemas.

ZAP //

Por ZAP
3 Janeiro, 2020

spacenews

 

2994: IA desvenda em segundos o “problema dos três corpos” que desafia cientistas desde Newton

CIÊNCIA

O “problema dos três corpos”, inicialmente formulado por Isaac Newton no século XVII e que desafia cientistas até aos dias que correm, foi resolvido por um programa de Inteligência Artificial (IA) numa questão de segundos.

O problema parece simples, mas revela-se bastante complexo, frisa o Live Science: passa por prever como é que três corpos celestes – como estrelas, planetas e luas – se orbitam.

As interacções gravitacionais entre estes objectos resultam de um sistema caótico e complexo, sendo muito sensível às posições iniciais de cada corpo e, por isso, tornava-se complicado encontrar uma forma simples de o resolver.

Resolver este problema, escreve o Hype Science, requer uma quantidade impensável de cálculos. Por isso, e para tentar resolver a questão, os cientistas recorrem a softwares que podem durar semanas ou até meses para revelar os resultados.

Mas agora, um novo estudo da Universidade de Cambridge, no Reino Unido, tentou testar se uma rede neuronal – um tipo de IA que imita a forma como o cérebro humano opera – pode resolver o problema de forma mais rápida.

De acordo com a nova investigação, cujos resultados estão disponíveis em pré-visualização no arXiv, a rede neuronal é bem mais rápida: 100 milhões de vezes.

As redes neuronais devem ser treinadas, isto é, alimentadas com dados antes de começarem a fazer previsões. Por isso, para esta investigação, os cientistas começaram por gerar 9.900 cenários simplificados de três corpos recorrendo ao Brutus, o software mais utilizado para resolver este problema.

No Brutus, a análise de cada cenário levou cerca de 2 minutos.

Depois, partiram desde dados para alimentar a rede neuronal, testando 5.000 cenários ainda não previstos recorrendo à IA, descobrindo que a rede artificial pode resolvê-los numa questão de segundos e obtendo resultados semelhantes aos do Brutus.

Potencial da descoberta

Segundo Chris Foley, cientista da Universidade de Cambridge e um dos autores do estudo, esta eficácia pode ser “inestimávelpara astrónomos que estudam o comportamento de aglomerados de estrelas e a própria evolução do Universo.

“Esta rede neural, se fizer um bom trabalho, deve dar-nos soluções num prazo sem precedentes. Então, podemos começar a pensar em progredir com questões muito mais profundas, como a forma como as ondas gravitacionais se formam”, explicou.

Contudo, esta IA tem uma desvantagem óbvia: a rede neuronal é uma prova de conceito que aprendeu a partir de cenários simplificados. Treiná-la para outros cenários mais complexos exige que estes sejam inicialmente calculados com o Brutus – situação que pode ser demorada e cara.

Foley explicou ainda que o Brutus é lento porque resolve problemas recorrendo a “força bruta”, ou seja, realizando cálculos para cada etapa, por menor que esta seja, das trajectórias dos corpos celestes. A rede neural, por sua vez, analisa estes cálculos e deduz um padrão que pode ajudar a prever cenários futuros com eficácia.

“Existe uma separação entre a nossa capacidade de treinar uma rede neural com um desempenho fantástico e a nossa capacidade de derivar dados com os quais treiná-la (…) Então, há um gargalo” nesta situação, explicou Foley.

Segundo o cientista, a ideia não passa por substituir o Brutus pela IA, mas antes utilizá-los em conjunto. O software continuaria a fazer a maior parte do trabalho “braçal” e a rede neuronal assumiria o resto do trabalho quando os cálculos em causa ficassem complexos demais, “travando” o software.

“Criamos esse híbrido. Sempre que o Brutus fica preso, aplicamos a rede neuronal e avançamos. Depois, avaliamos de o Brutus continuou preso”, resumiu.

ZAP // HypeScience / Live Science

Por ZAP
9 Novembro, 2019