Dois pontos sobre o futuro do design de detectores

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Minha presença no JENAS O simpósio em Madri esta semana me deu a oportunidade de conhecer alguns dos colegas seniores que influenciarão o futuro desenvolvimento de tecnologias para pesquisa fundamental na próxima década e muito mais. Durante as discussões nos intervalos para o café, sessões de pôsteres e jantares sociais, explorei a situação enfatizando alguns pontos que passei a considerar absolutamente cruciais para nosso campo.

É claro que me emociono não apenas por cuidar do progresso da humanidade, mas também pelo fato de que gostaria que o plano de pesquisa que montei em colaboração com alguns colegas fosse bem-sucedido… Em última análise, as duas coisas estão muito bem alinhadas no entanto!

Além de envolver as partes interessadas com discussões sobre desenvolvimentos futuros no campo, também aproveitei o simpósio para falar com todo o público. Abaixo, relato dois comentários que fiz após palestras de Pietro Vischia (Univ. cat. De Louvain) e Ian Shipsey (Oxford University). A primeira palestra foi uma descrição do programa de pesquisa da colaboração MODO, do qual sou o fundador e coordenador científico – essa palestra foi de fato nossa melhor chance de destacar a necessidade de prestar mais atenção nos recursos atuais das ferramentas de inteligência artificial quando projetamos nossos experimentos futuros. A segunda palestra foi uma visão geral dos desenvolvimentos de detectores que estão planejados para atender às necessidades de futuros grandes experimentos na fronteira de alta energia da física de partículas, pelo meu amigo Ian Shipsey.

Aqui está o comentário que fiz após a palestra de Pietro Vischia (cujos slides -e provavelmente também gravações?- estão/estarão disponíveis no site do simpósio):

“Gostaria de fazer um comentário sobre o plano de pesquisa sobre o qual você acabou de ouvir nesta apresentação.

Conforme enfatizado por Pietro, o MODE é uma iniciativa espontânea de físicos que perceberam que é possível hoje, embora enlouquecedoramente complicado, usar ferramentas de IA para a otimização de ponta a ponta dos instrumentos científicos que usamos para pesquisas em física fundamental. Isso nos levou a unir forças com especialistas da comunidade de ciência da computação e matemática e elaborar um plano de longo prazo que só pode trazer dividendos na escala de tempo de dez anos ou mais.

Como esse público inclui muitos tomadores de decisão em nossa comunidade, aproveito esta oportunidade para salientar que Jenas (e IRIS-HEP nos EUA) são nossas únicas fontes de financiamento no momento. Desejamos que a comunidade apoie essa direção de pesquisa de forma mais consistente, pois, como apontou Pietro, há enormes ganhos potenciais e inovações que podem se tornar possíveis. A IA é disruptiva, mas precisamos construir nossas próprias interfaces para que funcione, e isso é muito difícil!

As dificuldades que estamos enfrentando se devem a alguma inércia em nosso campo, e talvez um marketing ruim do nosso lado. Portanto, tenho uma chance aqui de enfatizar que, quando dizemos que queremos criar instrumentos de software orientados por IA que permitem a otimização do projeto de detectores, não estamos planejando enviar para a aposentadoria nossos construtores de detectores! Pretendemos colocá-los no centro de um processo de decisão mais bem informado e assistido por máquinas, em benefício de nossas comunidades.”

Então, no dia seguinte, fiz este comentário após a palestra de Ian Shipsey:

“Muito obrigado, Ian, por esta visão perspicaz dos futuros desenvolvimentos de detectores que nos aguardam. Gostaria de fazer um comentário relacionado ao planejamento detalhado de melhorias nos vários dispositivos para os aplicativos que estão em nossa lista de desejos.

Embora a tabela que você mostrou em algum ponto de sua palestra inclua objetivos desejáveis ​​- qualquer um concordaria que é desejável “melhorar a resolução para um dispositivo de gás”, por exemplo – ela perde, acredito, o que tenho chamado ultimamente de ” elefante na sala”. Esse elefante é inteligência artificial. Estamos na ladeira íngreme de desenvolvimentos rápidos em nossa capacidade de extrair inferência dos dados grandes e complexos que nossos detectores produzem. Como estamos ansiosos para daqui a 20, 30 anos, está absolutamente claro para mim que não podemos deixar de considerar quais métodos aprimorados para a extração de informações estarão disponíveis no momento do comissionamento.

Isso quer dizer que precisamos inserir nos procedimentos de projeto de nossos instrumentos as capacidades aprimoradas de reconhecimento de padrões futuros. Em 20 anos não estaremos reconstruindo faixas carregadas com um filtro Kalman, que é uma ferramenta performática para os padrões atuais, mas sim com instrumentos alimentados por IA. Se não levarmos em conta essas capacidades aprimoradas, acabaremos construindo instrumentos que não estão alinhados com elas; esse desalinhamento, eu garanto, produzirá resultados abaixo do ideal.
O objetivo acima – um realinhamento de nosso processo de design para recursos futuros – está entre as questões apontadas que o MODE começou a atacar. Mas somos um grupo muito pequeno e, por isso, sinto a necessidade de conscientizar essa comunidade sobre o fato de que esses desafios não podem ser negligenciados ao definir um plano de estudos de P&D para instrumentos futuros.”

Em suma, acho que as mensagens que transmitimos com a palestra de Pietro e minhas tentativas foram bem recebidas pela comunidade JENAS, que inclui físicos de astropartículas, físicos nucleares e de neutrinos e cientistas de pesquisa baseados em aceleradores. Mas estou bem ciente de como será difícil ter impacto com o plano de pesquisa do MODE: há, de fato, uma boa razão pela qual somos os únicos que aceitamos o desafio do detector de ponta a ponta otimização: é uma tarefa enlouquecedoramente difícil!



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