¿El fin de la ciencia humana? Una IA diseña detectores de ondas gravitacionales mejores que los de los premios Nobel

Los eventos catastróficos en el Universo —como la fusión de agujeros negros o la explosión de supernovas— provocan oscilaciones en el tejido del espacio-tiempo conocidas como ondas gravitacionales. Estas perturbaciones, predichas por Einstein hace más de un siglo, no se detectaron por primera vez hasta 2016. Detectarlas es extremadamente difícil, ya que incluso los cataclismos más potentes del cosmos apenas alteran el espacio —como si la distancia entre la Tierra y el Sol cambiara lo mismo que el grosor de un cabello humano.

Un grupo de expertos del Instituto Max Planck de Ciencias de la Luz, en colaboración con el equipo del observatorio LIGO, ha desarrollado un algoritmo único para diseñar nuevos sistemas de detección de ondas gravitacionales. El programa, llamado “Urania” en honor a la musa de la astronomía, generó una serie de configuraciones que superan notablemente a las actuales en cuanto a eficiencia.

Los observatorios modernos funcionan bajo el principio de interferometría: miden cómo interactúan las ondas entre sí. Cuando los haces de luz se cruzan, se superponen: pueden amplificarse si están en fase o anularse si están en contrafase. Gracias a este fenómeno físico, los científicos pueden detectar los más mínimos cambios en la estructura del espacio cuando lo atraviesa una onda gravitacional.

Para crear un sistema de medición eficaz, es necesario ajustar con precisión numerosos elementos: cómo colocar los espejos, qué potencia asignar a los láseres, cómo configurar los componentes ópticos. Los científicos tradujeron esta compleja tarea a un problema matemático de optimización y aplicaron métodos modernos de aprendizaje automático. Como resultado, “Urania” fue capaz de explorar un volumen colosal de configuraciones posibles.

En dos años, este diseñador virtual propuso múltiples configuraciones capaces de ampliar el rango de señales detectables en un factor de diez o más. “Al analizar las propuestas del sistema informático, intentamos comprender qué se nos había escapado a los expertos humanos”, comenta el director del laboratorio de inteligencia científica artificial, el doctor Mario Krenn.

El algoritmo no solo replicó técnicas conocidas, sino que también ofreció enfoques revolucionarios sobre cómo construir los detectores. Algunas soluciones encontradas por la máquina son tan poco convencionales que los especialistas aún tratan de comprender cómo funcionan y cuál es la lógica detrás de ellas.

Para acelerar la investigación futura, el grupo científico creó un catálogo abierto —el “Zoológico de Detectores”— que incluye medio centenar de los proyectos más prometedores ideados por la inteligencia artificial. Este repositorio está disponible para la comunidad científica mundial, con el fin de estudiar y desarrollar las ideas innovadoras.

“Estamos entrando en una era en la que los sistemas automatizados encuentran soluciones que superan nuestras capacidades, y los investigadores deben tratar de comprender lo que descubren las máquinas”, señala el doctor Krenn. A su juicio, este enfoque marcará en gran medida la dirección futura de la investigación científica. A escala global, este logro demuestra cómo los sistemas computacionales pueden ayudar a crear herramientas para explorar el universo en todos sus niveles, desde fenómenos cuánticos hasta escalas cosmológicas.