¿Qué tienen los púlsares? cuásares, ¿La materia oscura y la energía oscura están en común? Respuesta:cada uno de ellos tomó por sorpresa al descubridor. Si bien gran parte de la ciencia avanza cuidadosa y metódicamente, la mayoría de los descubrimientos astronómicos verdaderamente espectaculares son inesperados.

Muchos de nuestros telescopios están diseñados para descubrir las incógnitas conocidas:las cosas que sabemos que no sabemos, como identificar las cosas que componen la materia oscura.

Pero los verdaderos avances son las incógnitas desconocidas. Estas son las cosas que ni siquiera sospechamos que están ahí fuera hasta que las encontramos accidentalmente.

Por ejemplo, de los diez mayores descubrimientos del telescopio espacial Hubble, solo uno que figura en la propuesta se utilizó para justificar su construcción y lanzamiento. Ese, medir la tasa de expansión del universo, es un conocido desconocido.

En otras palabras, teníamos una pregunta sobre algo que sabíamos, y pensamos que Hubble podría responder a la pregunta. La mayoría de los otros descubrimientos son incógnitas desconocidas:no sabíamos lo que eran hasta que nos topamos con ellos.

Incluyen el descubrimiento de la energía oscura, el único descubrimiento del Hubble (hasta ahora) en ganar un premio Nobel, en 2011.

Un descubrimiento casual

Considere los púlsares. Fueron descubiertos en la década de 1960 cuando un joven y brillante estudiante de doctorado en el Reino Unido, Jocelyn Bell Burnell, estaba estudiando el parpadeo de las ondas de radio por electrones en el espacio (un conocido desconocido).

Ella notó extraños trozos de lo que ella llamó "trozos de piel" en su registrador de gráficos, y se dieron cuenta de que eran algo mucho más sorprendente que la mera interferencia del tractor, y así descubrió los púlsares, un desconocido desconocido, por el que su supervisor Antony Hewish ganó el premio Nobel de Física en 1974.

Entonces, ¿cómo hizo ese descubrimiento?

Aparte de ser un brillante, persistente, estudiante de mente abierta, Bell Burnell también estaba observando el universo de una manera en la que nunca antes se había observado. Al observar los cambios rápidos en las ondas de radio, estaba observando el universo usando un parámetro, en este caso observaciones de escala de tiempo corta, que no se había usado antes.

Otros descubrimientos ocurren cuando las personas observan con un parámetro diferente, como el desmayo, o área del cielo, que no se ha observado antes. Juntos, estos parámetros constituyen nuestro espacio de parámetros.

La mayoría de los descubrimientos astronómicos más importantes parecen ocurrir cuando alguien observa una nueva parte del espacio de parámetros; observando el universo de una manera que no se había observado antes.

Esta nueva forma podría consistir en mirar más profundamente, o con mejor resolución, o a mayor escala, o tal vez simplemente viendo mucho más del universo. Es probable que la extensión de cualquiera de estos parámetros a sus regiones inexploradas conduzca a un descubrimiento inesperado.

En este momento se están construyendo varios telescopios de próxima generación, ir audazmente a donde ningún telescopio ha ido antes. Ampliarán significativamente el volumen del espacio de parámetros de observación, y debería, en principio, descubrir nuevos fenómenos inesperados y nuevos tipos de objetos.

Por ejemplo, El telescopio ASKAP de CSIRO de $ 165 millones, ahora casi terminado, está explorando varias áreas del espacio de parámetros inexplorado, con una excelente posibilidad de tropezar con un importante descubrimiento inesperado que podría sacudir el mundo científico.

¿Pero lo reconoceremos cuando lo veamos? Probablemente no.

Bell Burnell descubrió los púlsares examinando laboriosamente todos sus datos, y notó una pequeña anomalía que no se ajustaba a su comprensión del telescopio.

Cuantos datos?

Si Bell Burnell estuviera observando con ASKAP, tendría que examinar unos 80 petabytes de datos al año, de una máquina que es tan compleja que nadie realmente entiende todo. Perdón, ni siquiera el cerebro de Bell Burnell está a la altura de la tarea de examinar esa cantidad de datos.

No es posible que podamos examinar todos esos datos a simple vista. Entonces, la forma en que hacemos nuestra ciencia es que decidimos sobre la pregunta científica que estamos haciendo, y convertirlo en una consulta de datos.

Luego extraemos la base de datos en busca de esos bits de datos que responderán a nuestra pregunta.

Esta es una forma muy eficaz de responder a las incógnitas conocidas. Desafortunadamente, es inútil para encontrar las incógnitas desconocidas. Solo recibimos respuestas a las preguntas que hacemos, y no a las preguntas que no sabíamos que debíamos hacer.

Ahora, ¿recuerdas la serie de ciencia ficción / fantasía Hitchhiker's Guide to the Galaxy del autor Douglas Adams? Cuando una computadora gigante, Pensamiento profundo, encontré la respuesta a "vida, el universo, y todo "hasta los 42 años, otro, mucho mas grande, se tuvo que construir una computadora para averiguar cuál era la pregunta real.

Entonces, ¿podemos diseñar una máquina? o una pieza de software, para replicar el cerebro de Bell Burnell en la detección de incógnitas desconocidas pero trabajando cómodamente con petabytes de datos y telescopios increíblemente complejos?

WTF en lo desconocido

Creo que podemos, y ya comenzamos el proyecto WTF, que son las siglas de Widefield ouTlier Finder, con el progreso hasta ahora publicado el mes pasado. La máquina WTF examinará los petabytes de datos, buscando algo inesperado, sin saber exactamente lo que busca.

El truco consiste en utilizar técnicas de aprendizaje automático, donde enseñamos al software sobre todo lo que sabemos, y luego pedirle que busque cosas que no conocemos.

Por ejemplo, podría trazar un gráfico del brillo de la radio frente al color óptico. En ese gráfico, encontraría un grupo de cuásares agrupados, otro cúmulo de galaxias como la Vía Láctea, etcétera.

Tal vez encuentre otro grupo de objetos que no esperábamos y que no conocíamos. Nuestros débiles cerebros no podrían hacer más que una pequeña mella en todos los gráficos posibles que deben trazarse, pero WTF se lo tomará con calma.

Este proceso no será fácil. En primer lugar, WTF probablemente mostrará cosas que olvidamos decirle, y también encontrará interferencias de radio y artefactos instrumentales.

A medida que le enseñamos gradualmente cuáles son, comenzará a reconocer objetos y fenómenos verdaderamente nuevos. Más significativamente, comenzará a aprender cosas nuevas de los datos que se vuelven invisibles para nuestro cerebro debido a su pura complejidad multidimensional, pero será molido para WTF.

Esperamos que WTF sea más inteligente que nosotros, capaz de encontrar esos raros descubrimientos enterrados en los datos. Quizás WTF incluso pueda ganar el primer premio Nobel no humano.

Este artículo se publicó originalmente en The Conversation. Lea el artículo original.