Gestión de operaciones y astronomía, el proyecto que podría cambiar la forma en que se planifica la observación astronómica mundial

A más de 5 mil metros sobre el nivel del mar, en la Cordillera de los Andes de Chile opera el observatorio ALMA. Este debe planificar sobre  2700 solicitudes de observación provenientes de todo el mundo cada año ¿Cómo lograrlo en un ciclo de un año? El profesor Rodrigo Carrasco, del Departamento de Ingeniería en Industrias y Sistemas y del Instituto de Ingeniería Matemática y Computacional, en colaboración con investigadores de la Universidad Adolfo Ibáñez están desarrollando un proyecto de optimización de planificación de observaciones, que aborda este desafío por primera vez en la historia, entregando el mejor de los escenarios posibles en gestión de observación. 

A más de 5 mil metros sobre el nivel del mar, en la Cordillera de los Andes de Chile opera el observatorio ALMA. Este debe planificar sobre  2700 solicitudes de observación provenientes de todo el mundo cada año ¿Cómo lograrlo en un ciclo de un año? El profesor Rodrigo Carrasco, del Departamento de Ingeniería en Industrias y Sistemas y del Instituto de Ingeniería Matemática y Computacional, en colaboración con investigadores de la Universidad Adolfo Ibáñez están desarrollando un proyecto de optimización de planificación de observaciones, que aborda este desafío por primera vez en la historia, entregando el mejor de los escenarios posibles en gestión de observación. 

Texto: Catalina Moya Catalán

Fotos: Rodrigo A. Carrasco

“Si tú le preguntas a quienes operan el observatorio qué quieren ellos, dirán: generar el mayor impacto posible y ojalá que alguna de esas observaciones merezca un premio Nobel en el futuro” con esta frase el profesor Rodrigo Carrasco ilustra el beneficio incuantificable que su área está otorgando a la astronomía en un caso único en el mundo hasta ahora. “Esto demuestra por qué la ingeniería industrial puede dialogar con todas las disciplinas y cómo puede estar también cerca del mundo científico”, explica.

El año 2021 el profesor Carrasco, presentó un proyecto al fondo ALMA de ANID para el desarrollo de la astronomía chilena, y este desafío era especial, pues buscaba desarrollar herramientas de gestión con modelos de optimización para mejorar el funcionamiento de los observatorios. Con esto, se podría optimizar el scheduling o planificación de la observación astronómica incorporando incertezas y distintos escenarios para llegar a una planificación óptima. “Cuando tú le dices esto a los astrónomos no es tan fácil que te crean dada la cantidad de herramientas que hoy existen por el lado del aprendizaje de máquinas. A diferencia de esas herramientas, nosotros sí podemos dar una certificación de que nuestros algoritmos están a sólo un cierto porcentaje de distancia del óptimo posible, donde ese óptimo que me tardaría toda la vida en calcular por lo complejo del problema”. 

Pero, ¿qué complejidades implica desarrollar esta herramienta de gestión? El observatorio ALMA cuenta con 66 antenas que funcionan de manera coordinada, estas antenas deben acomodarse según las distintas necesidades de todas las solicitudes de observación que llegan, “ellos tienen estas configuraciones que se van moviendo a lo largo del año, van cambiando y cada una de las observaciones astronómicas que tienen debe encajar. Entonces la pregunta que ellos hacen es ¿cómo ordeno mi ciclo?, considerando el tiempo de observación de cada socio”. 

Porcentajes de observación:

33, 75%   European Organisation for Astronomical Research in Southern Hemisphere (ESO)

33,75%   National Science Fundation of the United States  (NSF)

22,5%.     National Institutes of Natural Science Japan (NINS)

10%         Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID)

Ignacio Toledo

Para Ignacio Toledo, Data Champion del observatorio ALMA, este proyecto responde a una necesidad no solo de este centro astronómico, sino que de todos los observatorios del mundo, “en el scheduling siempre ha habido equipos compuestos por alguien experto en el desarrollo de software o ciencia de cómputos y astrónomos trabajando juntos para desarrollar la calendarización, pero nos quedábamos cortos, no se le estaba dando la mirada apropiada al lado de la optimización que necesitábamos, ahí nos encontramos con Rodrigo Carrasco y empezamos a aplicar esta mirada que resulta ser muy útil para nosotros”, detalla.

“El mejor uso del tiempo de observación es el bien más preciado del observatorio” relata Sergio Martin, Astrónomo de Operaciones del observatorio ALMA, en cuanto a los desafíos señala que “lo más difícil fue llegar a un lenguaje en común, tuvimos varias horas de trabajo solo tratando de entendernos, pero lo logramos y ahora sí hablamos en los mismos términos”, comenta el astrónomo de origen español con más de 10 años en Chile.

En cuanto a la revolución tecnológica que implica insertar estos modelos de optimización dentro de las necesidades de la astronomía, Sergio Martin no tiene ninguna duda en afirmar que “si ALMA demuestra que esto resulta, es probable que todos los observatorios astronómicos del mundo empiecen a implementarlo”.

Sergio Martin

¿Cuáles son los beneficios concretos que podría otorgar la optimización de procesos para la astronomía? Diversos y difíciles de cuantificar, “ellos van a observar más pero eso no aumentará utilidades ni nada de eso, pero sí contribuirá a la ciencia y al desarrollo de la astronomía en Chile y el mundo”, señala el académico del Departamento de Ingeniería en Industrias y Sistemas de la UC, Rodrigo Carrasco. 

Rafael Brahm, astrónomo de la Universidad Adolfo Ibáñez, que también es parte del equipo del proyecto, explica cuál es el resultado científico de una estrategia de gestión como esta, “yo trabajo con la detección y caracterización de planetas extrasolares transitantes. Estos orbitan alrededor de otras estrellas distintas al sol (…) cada cierto tiempo el planeta va a tapar parte de la estrella y nosotros vemos eso como una caída en el flujo de luz”, explica. 

Para estos efectos se utilizan dos telescopios, uno espacial y los telescopios robóticos que hay en el Observatorio El Sauce, sobre esto el astrónomo indica “mientras mejor y más eficiente sea este proceso de observación es más probable que encontremos nuevos planetas, por eso la optimización que desarrolla el profesor Carrasco es clave”.

Rafael Brahm

Chile tiene hoy el 40% de la observación astronómica mundial, se espera que en los próximos años alcance al 80%. La interdisciplina y la vanguardia en gestión de operaciones puede ser la puerta de entrada a la transformación de la ciencia para los siglos que vienen y en especial para los grandes telescopios de nueva generación que se están implementando en Chile y el mundo. 

Galería

Camila Marcuello y Constanza Lorca, ingenieras de la UAI que forman parte del equipo del proyecto