Algoritmi (per tutti) che scoprono esopianeti

Tra le varie caratteristiche che contraddistinguono l’epoca scientifica in cui viviamo attualmente, di sicuro possiamo annoverare la grande abbondanza di dati scientifici a disposizione. I dati sono così tanti, ma così tanti, che a volte non si ha neanche il tempo di analizzarli tutti.

Questa cosa, per esempio, succede con i dati del telescopio spaziale NASA Kepler, l’osservatorio che studia un pezzo di universo per scoprire esopianeti, cioè pianeti che orbitano attorno ad altre stelle.

Quando i dati sono troppi, in generale, una buona idea potrebbe essere quella di rendere il processo di analisi dati il più automatico possibile, magari con l’utilizzo di algoritmi in grado di imparare da se stessi. Detta così sembra qualcosa che appartiene al futuro, e suona anche vagamente minaccioso.

Ma in realtà, stiamo parlando di una delle più grandi innovazioni usate nella ricerca astrofisica (e non solo): il machine learning.

In generale, e in poche parole, il machine learning è una tecnica computazionale tramite cui un algoritmo viene letteralmente istruito nel riconoscere una determinata una determinata struttura nei dati. Si può per esempio fornire all’algoritmo una serie di esempi con cui partire, oppure si può definire il processo in modo tale che l’algoritmo deve trovare delle strutture definite nei dati. Un’altra possibilità è che l’algoritmo migliori nel suo riconoscemento di strutture nei dati man mano che avanza con il suo lavoro; come se giocando a scacchi e memorizzando le mosse con cui l’algoritmo ha perso qualche partita, nelle successive rielabora le informazioni per non ripetere le mosse errate.

Scovare gli esopianeti è praticamente riconoscere se ci sono dei cali di luminosità nella luce osservata dalle stelle: cali ripetuti e periodici sono proprio il segno del passaggio di un esopianeta in orbita. Se ipotetici alieni (con un buon angolo di osservazione) potessero osservare il Sole, vedrebbero un calo della luminosità solare ogni 365 giorni, proprio a causa del passaggio della Terra davanti al Sole. E così gli astrofisici si mettono, tirano giù i dati di Kepler e cercano di capire se si osservano questi cali.

Quelli di Google le sanno fare le GIF, non c’è niente da fare.

Ma perché non far fare questo lavoro a un algoritmo? Questa idea è venuta a Christopher J. Shaulle, che lavora a Google. Ecco dunque che sono stati trovati, con questa tecnica e con i potenti mezzi di Google, due nuovi pianeti extra-solari. Uno, Kepler-90i, ha portato a otto il numero di pianeti conosciuti attorno alla stella Kepler-90, a 2500 anni luce; l’altro Kepler-80g ha portato la nostra conoscenza del sistema attorno a Kepler-80 a sei esopianeti. Praticamente, la faccenda è andata così: istruendo l’algortimo di machine learning con circa 15 mila segnali osservati da Kepler, si è riusciti a beccare i due nuovi pianeti. Questa animazione (tratta dal blog di Google) racconta meglio di qualsiasi giro di parole come funziona tutto ciò:

Che vi dicevo?

Tutto ciò conferma una cosa molto importante: abbiamo tanti di quei dati che non bastano le persone che lavorano in astrofisica. D’altra parte, abbiamo tanti di quei dati che gli algoritmi efficienti che si basano sul machine learning sono diventati un’opzione molto valida nelle mani delle persone che lavorano in astrofisica.

Ma non solo.

Infatti ci sono due cose importanti che, messe insieme, fanno di questa notizia una notizia enorme.

La prima è che i dati di Kepler sono pubblici e li potete trovare a questo link. La seconda è che presto i codici usati nell’algoritmo di Google verrano resi pubblici (e poi, una volta che si hanno i codici in mano, si potrà usare questo software qui).

Quindi, tirando le fila: chiunque potrà scoprire esopianeti, chiunque potrà fare la sua parte, mettere a disposizione il proprio computer, il proprio tempo di calcolo, per scovare esopianeti.

Può darsi, che in un futuro lontano, il lavoro della ricerca dovrà essere completamente riconsiderato e potrà anche essere molto diverso da come lo conosciamo oggi. Ma se tutto questo aiuterà a capire meglio come funziona l’universo, allora è tutto grasso che cola.

=

L’articolo scientifico della scoperta lo trovate qui

Raccontare la ricerca, raccontare i ricercatori

La ricerca e i ricercatori. Un binomio indissolubile, l’una non può fare a meno degli altri. E viceversa, ovviamente.

Ma come raccontare la ricerca? E come raccontare i ricercatori? In fondo sembra facile: si parla di un progetto di importante, di una scoperta, un qualcosa di potenzialmente interessante.

Sembra facile, ma forse non lo è. Già in passato, sempre su questo blog, ho provato a raccontare quali difficoltà può trovare sulla sua strada una persona che voglia fare ricerca in astrofisica. In fondo siamo tutti essere umani e fare ricerca è un lavoro. E, in quanto tale, necessita di una retribuzione adeguata.

Verrebbe da dire quasi che fare ricerca è un lavoro come un altro. E la ricerca è anche passione, un lavoro che ti prende e che si porta spesso a casa. Come tanti altri lavori, del resto.

Ma verrebbe anche da dire quasi che fare ricerca non è un lavoro come un altro. O meglio, non può esserlo. La ricerca di base è una ricerca che prova ad ampliare le nostre conoscenze fondamentali su come funziona l’universo: non è fatta per portare novità immediate nelle nostre vite quotidiane, se non probabilmente a livello intellettuale.

Se vogliamo, forzando un po’ l’uso di una metafora, la ricerca è come la terra in un bosco: è lì, lenta e inesorabile nelle sue faccende, ma se non ci fosse non ci sarebbe possibilità per gli alberi di crescere. La ricerca, a volte anche inconsapevolmente, è ciò che di più prezioso abbiamo e dobbiamo difenderla a ogni costo.

Ma la ricerca, proprio come la terra nel bosco, non è un qualcosa di astratto. La ricerca esiste in quanto fatta da ricercatori. Quindi, va da sè, difendere la ricerca a ogni costo vuol dire difendere i ricercatori a ogni costo. E anche, vuol dire che investire nella ricerca significa dare soldi ai ricercatori.

Sempre in questo vecchio articolo, provavo a far notare come uno dei più grandi problemi di chi fa ricerca fosse la stabilità a lungo termine. Questo problema si accentua con l’avanzare dell’età anagrafica, con il fatto che molte persone costruiscono la propria vita in un qualche luogo. Se nella fase iniziale della propria carriera chi fa astrofisica non ha problemi a muoversi in giro per il mondo, anche perché consapevole di fare esperienza, non possiamo fare finta di niente quando gli anni iniziano a passare. Bisogna dare, a un certo punto, delle certezze a chi fa ricerca.

Poi, parlando dell’Italia: l’astrofisico Alessio Traficante, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), fotografa come meglio non si poteva la situazione odierna in questo articolo sull’Huffington Post. Riassumo brevemente aggiungendo qualche dettaglio: il 42% dei ricercatori INAF è precario, l’età media dei precari continua a crescere, i contratti durano (quando va bene) un paio di anni.

Attenzione, però: i contratti non finiscono perché non ci sono più fondi statali. Quelli praticamente non ci sono mai. I fondi che tirano avanti la carretta arrivano dall’Europa. Come racconta bene Traficante, i ricercatori, a tempo indeterminato solitamente, si mettono lì di santa pazienza a cercare di trovare il progetto giusto di ricerca per ottenere il finanziamento europeo. Se il finanziamento europeo non c’è, anche per i ricercatori precari la situazione si fa difficile. Se mancano i soldi, ovviamente manca il lavoro, perché non si può assolutamente lavorare senza essere retribuiti.

Immancabilmente, poi, la ricerca finisce nel certame politico della campagna elettorale. Ma non con uno scopo nobile, bensì solo come slogan. Ci sono 9000 precari all’INAF. Il governo ha appena stanziato i soldi per assumerne 200 nel 2018. Poi ci sarebbero altri fondi anche per il 2019, in modo da arrivare in totale a 2000 precari stabilizzati in due anni: ma sarà veramente così con le elezioni in mezzo? E, soprattutto? Perché occuparsi di una cosa così importante per il nostro futuro, come la ricerca, solo a ridosso della campagna elettorale?

I ricercatori italiani stanno chiedendo a gran voce di mettere a posto le cose, di sistemare la situazione in Italia. Sapevate che i ricercatori del CNR hanno occupato (pacificamente, ovvio) 15 sedi in tutta Italia? Il motivo è sempre quello: combattere la precarietà, salvare il lavoro, e anche salvare il futuro dell’Italia, perché senza ricercatori non c’è futuro.

Tornando poi all’astrofisica: questo sembra il solito discorso, i precari, la crisi, i fondi, la ricerca. Invece no, è molto di più. Secondo la rivista Nature, l’INAF, come istituto di ricerca, è il secondo migliore al mondo per quanto riguarda le collaborazioni internazionali. Stiamo parlando di roba seria, di un potenziale che potrebbe davvero dare una spinta favorevole alla nostra nazione. Stiamo parlando di avere lungimiranza, partendo da basi già solide di reputazione mondiale: si tratta solo di mettere i soldi al posto giusto. Non è possible che persone che hanno lavorato a mandare sonde su Marte, Venere e su una cometa, con la loro professionalità ed esperienza, oggi non abbiano ancora un contratto a tempo indeterminato. I ricercatori precari devono avere tutto il nostro supporto, anche solo morale, se impossibilitati a fare altro.

Passando alla seconda parte di questo mio post, credo che tutto ciò debba servire da lezione anche a noi che proviamo a fare divulgazione. Userò il noi ma sono cose dico per primo a me stesso: la dobbiamo smettere di raccontare la ricerca senza raccontare i ricercatori, dobbiamo finirla di rincorrere la scoperta sensazionale, di scrivere articoli su asteroidi che passano a milioni di km (la Luna dista 380 mila km circa), oppure di oggetti interstellari che potrebbero essere navi aliene (seriamente?), o ancora di seminare il panico tra la gente per paura che esperimenti scientifici possano generare esplosioni nucleari o addirittura buchi neri (questa non è più divulgazione però).

Dobbiamo ritrovare, noi divulgatori intendo, il senso della misura mentre raccontiamo il senso di meraviglia. Dobbiamo tornare a usare i “probabile” accanto a scoperta, quando si racconta di lavori in corso d’opera per battere tutti gli altri sul tempo, proprio come si dovrebbe tornare a usare “presunto” accanto a colpevole quando i (tele)giornali raccontano di un’indagine giudiziaria.

Per esempio, qualche giorno fa uno scienziato ha proposto una teoria senza materia ed energia oscura. Bene, ma c’era bisogno di scrivere articoli su articoli riguardo ciò? Quante evidenze scientifiche a supporto ci sono a riguardo? Si dirà: è una teoria interessante, ora va studiata, va approfondita, vanno analizzati nuovi dati. Ma parlare di questa teoria era realmente importante e necessario sottolinearlo con tanto clamore? In questo articolo sul suo blog, Sabine Hossenfelder racconta molto bene l’hype clamorosamente esagerato generato attorno alla notizia.

Forse, a volte, è meglio raccontare cosa fanno i ricercatori ogni giorno, anche quando non scoprono niente. Voglio dire, provare a raccontare anche le cose apparentemente noiose della ricerca. Poi magari interessano a pochi, ma che importa?

Rincorrere la notizia non ha mai portato da nessuna parte. Certo, chi fa divulgazione vuole essere letto, ascoltato e io per primo spesso mi impegno in tal senso e sono contento quando ciò accade. In fondo sarebbe sciocco divulgare a un pubblico fatto da zero persone. Tuttavia, facendo per primo mea culpa, penso solo che, data la situazione globale della ricerca, la divulgazione debba avere un passo coerente con i problemi dei ricercatori.

Le scoperte sono belle, lo spazio è pieno di cose meravigliose e tutto ciò non può non meravigliarci. Ma poi c’è anche la situazione precaria di quasi la metà dei ricercatori italiani, e ci sono le difficoltà psicologiche di chi affronta un dottorato o un post-doc, per non parlare delle difficoltà spesso per le donne a essere valorizzate per il loro contributo nella ricerca (quanti premi Nobel per la fisica sono andati finora a donne? Ve lo dico io: solo due).

Insomma, non possiamo passare dalle stelle alle stalle, quando si fa divulgazione. Non possiamo vendere al pubblico un universo bellissimo da scoprire senza raccontare la precarietà della situazione di chi scopre.

Raccontare come funziona l’universo è difficile e importante, raccontare come si fa a scoprire come funziona l’universo è ancora più difficile ed è essenziale.

Non ho una soluzione a questa cosa, vedo solo un potenziale problema per la divulgazione. Problema, a mio avviso, accentuato dalla rincorsa al click dettata dai social, ma è solo una mia opinione. Forse, voi che leggete questo problema non lo vedete e forse sono solo io che mi sto preoccupando inutilmente.

Ma in fondo, la cosa che mi preme di più è che i ricercatori dell’INAF precari possano essere stabilizzati al più presto e spero che l’Italia possa aprire gli occhi e finalmente dare il giusto peso ai ricercatori.

Scoprire come funziona l’universo è già difficile, non c’è bisogno di farlo diventare difficile il doppio.