Esta publicación involucra el uso de redes neuronales para la mejora del sistema de óptica adaptativa en telescopios gigantes. La idea propuesta se probará en telescopio de Francia.
La publicación involucra el uso de redes neuronales para la mejora de la óptica adaptativa en telescopios gigantes, como los que se están construyendo en el norte de Chile, la idea propuesta se probará en el Observatorio de la Alta Provenza (OHP), en Francia.
Camilo Weinberger, que forma parte de la primera generación del Doctorado en Ingeniería Eléctrica y es miembro de nuestro Laboratorio de Optoelectrónica, lideró esta investigación que señala “es la columna vertebral de mi trabajo de doctorado, con este artículo estoy más cerca de obtener mi grado de doctor”.
El artículo titulado Transformer neural networks for closed-loop adaptive optics using nonmodulated pyramid wavefront sensors, fue desarrollado en colaboración con el investigador de postgrado Optolab, Jorge Tapia, el Dr. Benoît Neichel del Laboratorio de Astrofísica de Marsella (LAM) y el Dr. Esteban Vera, profesor PUCV y director de Optolab. Se publicó en la revista Astronomy & Astrophysics.
En Optolab, Camilo se dedica principalmente al área de óptica adaptativa, que busca corregir las aberraciones causadas por la atmósfera al momento de capturar imágenes o hacer observación astronómica.
En este contexto, el candidato a doctor PUCV, el 2023 realizó una pasantía de investigación en LAM. En los cuatro meses que estuvo ahí, desarrolló este artículo, que logra mejorar el rendimiento de un sensor piramidal a través del uso de redes neuronales.
Es decir, optimiza el funcionamiento de una pieza fundamental para la investigación que se desarrolla en óptica adaptativa a través de inteligencia artificial y aprendizaje profundo.
“El sensor piramidal, tal y como su nombre lo indica, es una pirámide de cristal, en la que se incide un haz generando pupilas, es decir imágenes, que representan deformaciones en el lente de un telescopio. Entonces uno corrige esas aberraciones para que la estrella que estamos observando se corrija también”, comenta Weinberger.
El gran impacto de este paper tiene que ver con el método utilizado para reducir las limitaciones que posee el sensor y corregir las irregularidades causadas por la atmósfera. La propuesta consiste en entrenar la red neuronal para que estime lo mejor posible la aberración, para luego aplicar un algoritmo de cierre de lazo que elimine rápidamente estas deformaciones y se mantenga estable el sistema. Es novedoso ya que integra un método usado anteriormente en esta área, pero mejorándolo.
Además, tal como indica el título del paper es una aplicación “sin modulación” en la pirámide, lo que permite reducir las aberraciones no deseadas y el ruido del sistema. Esta modificación permite obtener mejores resultados en comparación al método que incluye modulación.
El artículo publicado y el contacto con LAM, son los primeros pasos para tener la posibilidad de probar el sistema propuesto en un telescopio ubicado al sudeste de Francia, OHP, que es utilizado para hacer pruebas de investigación “será uno de los primeros sensores de este tipo que se pruebe directamente en un telescopio y no solo en un laboratorio”, cuenta Weinberger.
Camilo presentó esta investigación en la conferencia SPIE Astronomical Telescopes + Instrumentation, recibiendo muchos comentarios positivos y en Optolab ya se formó un equipo que está trabajando en optimizar el sistema, para aumentar su velocidad y probarlo en el telescopio francés.
Si la prueba es exitosa, podría incluso aplicarse e integrarse a los complejos sistemas de óptica adaptativa de los Extremely Large Telescopes, que se instalarán en el norte de Chile.
Les estaremos contando la evolución de esta gran noticia, que resalta los importantes avances que estamos logrando en instrumentación astronómica en nuestro laboratorio.