p O que tem pulsares, quasares, matéria escura e energia escura têm em comum? Resposta:cada um deles pegou o descobridor de surpresa. Embora grande parte da ciência avance com cuidado e metodicamente, a maioria das descobertas verdadeiramente espetaculares em astronomia são inesperadas. p Muitos de nossos telescópios são construídos para descobrir desconhecidos conhecidos:as coisas que sabemos que não sabemos, como identificar as coisas que constituem a matéria escura.

p Mas as verdadeiras descobertas são as incógnitas desconhecidas. Essas são as coisas de que nem suspeitamos que existam até que acidentalmente as encontremos.

p Por exemplo, das dez maiores descobertas do telescópio espacial Hubble, apenas um constava da proposta para justificar sua construção e lançamento. Aquele, medindo a taxa de expansão do universo, é um desconhecido conhecido.

p Em outras palavras, tínhamos uma pergunta sobre algo que sabíamos, e pensamos que Hubble poderia responder à pergunta. A maioria das outras descobertas são desconhecidos desconhecidos:não sabíamos o que eram até que nos deparamos com eles.

p Eles incluem a descoberta da energia escura, a única descoberta do Hubble (até agora) a ganhar um prêmio Nobel, em 2011.

p Uma descoberta casual

p Considere os pulsares. Eles foram descobertos na década de 1960, quando um jovem e brilhante estudante de doutorado no Reino Unido, Jocelyn Bell Burnell, estava estudando o piscar das ondas de rádio pelos elétrons no espaço (um desconhecido conhecido).

p Ela notou pedaços estranhos do que ela chamou de "pedaços de nuca" em seu registrador gráfico, e percebi que eram algo muito mais surpreendente do que a mera interferência do trator, e assim descobriu pulsares - um desconhecido desconhecido - pelos quais seu supervisor Antony Hewish ganhou o prêmio Nobel de física de 1974.

p Então, como ela fez essa descoberta?

p Além de ser brilhante, persistente, estudante de mente aberta, Bell Burnell também estava observando o universo de uma forma nunca vista antes. Ao observar as mudanças rápidas nas ondas de rádio, ela estava observando o universo usando um parâmetro - neste caso, observações curtas em escala de tempo - que não tinha sido usado antes.

p Outras descobertas acontecem quando as pessoas observam com um parâmetro diferente, como desmaios, ou área do céu, que não foi observado antes. Juntos, esses parâmetros constituem nosso espaço de parâmetros.

p A maioria das descobertas astronômicas importantes parece acontecer quando alguém observa uma nova parte do espaço de parâmetros; observando o universo de uma forma que nunca foi observada antes.

p Esta nova forma pode consistir em olhar mais profundamente, ou com melhor resolução, ou em uma escala maior, ou talvez apenas vendo muito mais do universo. Estender qualquer um desses parâmetros em suas regiões inexploradas provavelmente levará a uma descoberta inesperada.

p No momento, vários telescópios de última geração estão sendo construídos, indo corajosamente aonde nenhum telescópio jamais esteve. Eles irão expandir significativamente o volume do espaço de parâmetros observacionais, e deve, em princípio, descobrir novos fenômenos inesperados e novos tipos de objetos.

p Por exemplo, O telescópio ASKAP de US $ 165 milhões da CSIRO, agora quase completo, está explorando várias áreas de espaço de parâmetro não mapeado, com uma excelente chance de tropeçar em uma grande descoberta inesperada que pode abalar o mundo científico.

p Mas iremos reconhecê-lo quando o virmos? Provavelmente não.

p Bell Burnell descobriu pulsares peneirando laboriosamente todos os seus dados, e notou uma pequena anomalia que não combinava com sua compreensão do telescópio.

p Quantos dados?

p Se Bell Burnell estivesse observando com ASKAP, ela teria que filtrar cerca de 80 petabytes de dados por ano, de uma máquina tão complexa que ninguém realmente entende tudo. Desculpa, nem mesmo o cérebro de Bell Burnell está à altura da tarefa de filtrar essa quantidade de dados.

p Não podemos examinar todos esses dados a olho nu. Portanto, a forma como fazemos nossa ciência é que decidimos sobre a questão científica que estamos fazendo, e transformá-lo em uma consulta de dados.

p Em seguida, exploramos o banco de dados procurando os bits de dados que responderão à nossa pergunta.

p Esta é uma forma muito eficiente de responder às incógnitas conhecidas. Tristemente, é inútil em encontrar incógnitas desconhecidas. Só recebemos respostas para as perguntas que fazemos, e não às perguntas que não sabíamos que devíamos fazer.

p Agora se lembra da série de ficção científica / fantasia Guia do Mochileiro das Galáxias do autor Douglas Adams? Quando um computador gigante, Pensamento profundo, encontrou a resposta para "vida, o universo, e tudo "para ter 42, outro, ainda maior, o computador teve que ser construído para descobrir qual era a verdadeira questão.

p Então, podemos projetar uma máquina, ou um software, replicar o cérebro de Bell Burnell na detecção de desconhecidos desconhecidos, mas trabalhando confortavelmente com petabytes de dados e telescópios incrivelmente complexos?

p WTF para o desconhecido

p Eu acho que podemos, e já iniciamos o projeto WTF, que significa Widefield ouTlier Finder, com o progresso até agora publicado apenas no mês passado. A máquina WTF irá filtrar os petabytes de dados, procurando por algo inesperado, sem saber exatamente o que está procurando.

p O truque é usar técnicas de aprendizado de máquina, onde ensinamos o software sobre todas as coisas que sabemos, e, em seguida, peça para encontrar coisas que não conhecemos.

p Por exemplo, ele pode traçar um gráfico do brilho do rádio em relação à cor óptica. Nesse gráfico, iria encontrar um grupo de quasares agrupados, outro aglomerado de galáxias como a Via Láctea, e assim por diante.

p Talvez encontre outro agrupamento de objetos que não esperávamos e sobre os quais não conhecíamos. Nossos cérebros insignificantes não podiam fazer mais do que uma pequena depressão em todos os gráficos possíveis que precisam ser plotados, mas WTF vai levar isso em seu caminho.

p Este processo não será fácil. Inicialmente, WTF provavelmente descobrirá coisas que esquecemos de contar, e também encontrará interferência de rádio e artefatos instrumentais.

p À medida que gradualmente ensinamos o que são, começará a reconhecer objetos e fenômenos verdadeiramente novos. Mais significativamente, começará a aprender coisas novas com os dados que se tornam invisíveis para nossos cérebros por sua complexidade multidimensional absoluta, mas será grão para o moinho para WTF.

p Esperamos que o WTF se torne mais inteligente do que nós, capaz de encontrar essas raras descobertas enterradas nos dados. Talvez WTF possa até ganhar o primeiro prêmio Nobel não humano. p Este artigo foi publicado originalmente em The Conversation. Leia o artigo original.