sexta-feira, 26/04/2024
LIP-Minho
Usam IA num
computador quântico para analisar os dados do CERN
No CERN - Laboratório Europeu de Física de
Partículas (Suíça) há cerca de seiscentos milhões de colisões de protões por
segundo e todos estes dados são analisados por dezenas de milhares de
cientistas de todo o mundo.
Miguel
Caçador e Gabriela Oliveira, alunos do mestrado em Engenharia Física da
Universidade do Minho, propõem acelerar esse processo ao aplicar inteligência
artificial num computador quântico, para
detetar novos eventos na física (ajudando a decifrar o universo) e para
compreender melhor a tecnologia quântica.
O seu estudo
saiu na conceituada revista Frontiers in Artificial Intelligence.
Os alunos
investigam no Laboratório de Instrumentação e Física Experimental de Partículas
da Escola de Ciências da UMinho (LIP-Minho), orientados pelo professor Nuno Castro. Primeiro, reúnem grandes
quantidades de dados que simulam eventos de física (como choques de protões) de
experiências do CERN. Depois, usam técnicas de pré-processamento de forma a
poderem classificar os dados com técnicas de quantum machine learning
(QML). Focam-se em especial na física de altas energias e na sua aplicação para
procurar novos fenómenos de física, isto é, processos não previstos pelo modelo
padrão da física de partículas.
Encontrar
uma agulha num palheiro
“Pegamos em
técnicas que são desenvolvidas na área da computação quântica e estudamos a sua
aplicação à física das partículas”, avança Miguel Caçador. Do CERN, o maior
acelerador de partículas do mundo, vêm muitos dados e descobrir os realmente
interessantes é mais difícil do que encontrar uma agulha num palheiro, frisa. A
ideia é criarem
um modelo que distinga os eventos vindos de fenómenos físicos conhecidos dos
que possam sinalizar algo de novo.
Para comparar de forma justa modelos de machine learning
clássico e QML, os cientistas fizeram um estudo
sistemático dos métodos de análise tradicionais de complexidade similar aos algoritmos quânticos usados. O
desempenho entre os modelos foi semelhante, o que “é promissor face ao
atual estado atual dos computadores quânticos”, diz Gabriela Oliveira.
Para Nuno
Castro, este projeto mostra que o envolvimento de estudantes de licenciatura e mestrado na investigação é estratégico para
o ensino e aprendizagem das ciências
experimentais, permitindo aos estudantes iniciarem-se na atividade científica e
desenvolverem as competências que irão posteriormente usar nas suas carreiras
profissionais. O estudo envolveu ainda Miguel Crispim Romão e Inês Ochoa, ambos
do LIP.
Os
investigadores portugueses, sobretudo do LIP e de academias como a Escola de
Ciências da UMinho, colaboram no CERN há muitos anos, tendo tido um papel
fulcral na construção do calorímetro hadrónico do detetor ATLAS, no sistema de trigger
do acelerador CMS, bem como nas medidas de precisão das propriedades do quark
top, na descoberta do bosão de Higgs, na primeira observação direta do
acoplamento entre aquelas duas partículas e, ainda, na pesquisa de novas
partículas elementares. O CERN possui um túnel circular de 27 quilómetros e a
100 metros de profundidade, na fronteira franco-suíça.