¿Qué es una datatón?

Una datatón es un evento en el que una serie de personas, típicamente organizadas en equipos, se reúnen (de modo virtual o presencial) para competir en la resolución de un problema que requiere el análisis y el procesamiento de un conjunto de datos. Usualmente estos datos son recolectados y preparados específicamente para el evento. La competencia puede durar desde algunos días a algunos meses y normalmente incluye premios para los equipos que propongan las soluciones mejor evaluadas, proceso que puede hacerse tanto en base a criterios cuantitativos como cualitativos. Típicamente estas competencias buscan estimular la creatividad, la innovación, el aprendizaje, y el trabajo colaborativo en torno a un problema real.

¿Qué tipos de datatones existen?

Es posible distinguir esencialmente dos tipos de datatón. Existen competencias que podríamos denominar de tipo exploratoria, en que se solicita a los participantes proponer una aplicación que valorice un dataset específico. El énfasis en este tipo de datatón es la búsqueda de ideas para sacar provecho al conjunto de datos, sin una aplicación específica en mente.

Otro tipo de datatón, probablemente el más común, es el que podríamos denominar predictivo. En este tipo de competencias, se puede distinguir siempre una respuesta o salida deseada que se debe inferir a partir de un dato de entrada (imagen, texto, o conjunto de características). En este caso, los participantes deben diseñar e implementar un algoritmo que sea capaz de predecir la respuesta deseada ante un caso de entrada cualquiera, utilizando para ellos un conjunto de datos denominado conjunto de entrenamiento en que se conocen las respuestas correctas para un serie de posibles casos de entrada. Normalmente, la evaluación de las soluciones se realiza sobre un conjunto de datos independiente del conjunto de datos entregado a los participantes que se denomina conjunto de pruebas. En ocasiones este conjunto de pruebas tiene diferencias importantes respecto a los casos expuestos en el conjunto de entrenamiento, sobre todo si se desea medir la capacidad del equipo de transferir soluciones de un dominio a otro.

Para esta datatón, se propone la organización de una competencia de tipo predictivo. Además de su simplicidad, este tipo de competencias tienen la ventaja de permitir una evaluación objetiva y cuantitativa de las soluciones entregadas por los participantes, lo que permite mantener actualizado un tablero de resultados, es decir, un cuadro/tabla en la que los diferentes participantes aparecen ordenados según su desempeño en la competencia. Mantener un tablero durante toda la duración del evento permite entregar feedback sobre la calidad de las soluciones alcanzadas por los participantes y estimular la mejora continua de las mismas.

¿Para qué es útil una datatón?

Las múltiples experiencias hoy en día documentadas demuestran que, para empresas y organizaciones, estas datatones pueden convertirse en oportunidades costo-efectivas para resolver problemas, identificar talentos, generar nuevas ideas, o promover una marca. Para estudiantes, profesionales, y entusiastas, estos eventos suelen ser ocasiones de mejorar habilidades técnicas en el manejo de datos, entrar en contacto con problemas reales de la ciencia o de la industria, encontrar trabajos, y construir comunidades y redes de colaboración. Este esquema de beneficio mutuo win-win en que todas las partes que intervienen resultan ganadores, explica la proliferación de compañías que financian este tipo de eventos, la multitud de plataformas que permiten hoy en día hospedar datatones en la nube, y el creciente interés de universidades y centros formativos por estimular la participación de sus estudiantes en ellas, integrándose incluso como parte de sus métodos de enseñanza.

¿Qué es el gravitational lensing?

La tarea propuesta para el desafío de este año se enmarca en el área del lensing gravitacional, que es uno de los fenómenos más fascinantes predichos por la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Este fenómeno ocurre cuando el campo gravitacional de un sistema, como una galaxia, un cúmulo de galaxias o un agujero negro, actúa como un lente, curvando la luz proveniente de un objeto detrás de él, distorsionando su imagen e incluso, en casos extremos, produciendo múltiples imágenes del objeto mismo.

La imagen proporcionada tiene dos paneles que ilustran el fenómeno del "Weak Lensing" o "Lente Débil".

El panel superior muestra una cuadrícula ordenada de galaxias en espiral. Todas las galaxias tienen la misma forma y tamaño, y están distribuidas uniformemente. Este panel representa cómo se verían las galaxias si no hubiera ninguna masa intermedia que distorsione su luz, es decir, sin la influencia del lente gravitacional.

El panel inferior muestra las mismas galaxias en espiral, pero ahora sus imágenes están distorsionadas alrededor de regiones oscuras. Estas indican la presencia de materia que actúa como un lente gravitacional débil y que se encuentra entre las galaxias de fondo y nosotros, los observadores. Las distorsiones mostradas están exageradas para una mejor visualización del efecto.

¿Qué tipos de gravitational lensing existen?

El lensing gravitacional se manifiesta en dos regímenes principales (vease el esquema en la imagen presentada): el régimen de lente fuerte y el régimen de lente débil.

El primero ocurre cuando una masa muy grande crea una distorsión significativa en el espacio-tiempo, suficiente para producir múltiples imágenes de un mismo objeto de fondo, arcos brillantes o incluso anillos completos (anillos de Einstein). Las imágenes son fácilmente observables, pueden aparecer notablemente desplazadas y tienen grandes distorsiones.

El régimen de lente débil ocurre cuando la distorsión del espacio-tiempo es más sutil y no suficiente para crear múltiples imágenes. En este régimen, las imágenes de los objetos de fondo son ligeramente distorsionadas y requieren un análisis estadístico de un gran número de objetos para ser detectadas.

¿Para qué sirve el gravitational lensing?

El lensing gravitacional tiene importantes aplicaciones en Astrofísica y Cosmología, como las siguientes (que no constituyen una lista exhaustiva).

Uno de los usos más relevantes es en la medición de la masa de los objetos cósmicos que actúan como lentes, como galaxias, grupos o cúmulos de galaxias. Al analizar cómo la luz de objetos distantes se desvía al pasar cerca de ellos, los científicos pueden calcular la cantidad de masa que debe estar presente para causar dicha deflexión, que resulta en la deformación de la imagen del objeto. Esto es especialmente útil para estudiar la materia oscura, que constituye la gran mayoría de la materia en el Universo, ya que la materia ordinaria que se presenta en forma de planetas, estrellas, gas galáctico e intergaláctico es en un porcentaje casi despreciable. La materia oscura no absorbe ni emite radiación (lo que los científicos miden con los telescopios para detectar y estudiar los objetos astronómicos), por lo tanto, su presencia puede inferirse solo indirectamente por los efectos gravitacionales que ejerce sobre la luz de los objetos de fondo. Así, el lensing gravitacional permite detectarla, cuantificarla y poner restricciones a sus propiedades.

Además, los lentes gravitacionales permiten a los científicos mapear la distribución de la materia a gran escala en el universo, la cual se distribuye en el universo reciente en una suerte de telaraña, compuesta de partes vacías rodeadas de filamentos, en su mayoría de materia oscura y, por lo tanto, invisibles a nuestros telescopios. Al estudiar cómo las imágenes de las galaxias distantes se distorsionan por el efecto de lentes gravitacionales producidas por estas estructuras, los astrónomos pueden reconstruir las características de los filamentos, en cuyos nodos se encuentran los cúmulos de galaxias, y probar la teoría cosmológica estándar.

Por otra parte, el lensing gravitacional permite a los astrónomos estudiar varias épocas cósmicas y medir la tasa de expansión del universo. Al actuar como una especie de "telescopio natural", los lentes gravitacionales amplifican la luz de las galaxias distantes, permitiendo una observación más detallada de sus características. Esto ha proporcionado información valiosa sobre cómo se formaron y evolucionaron las galaxias en el universo primitivo. Además, al observar y analizar los lentes gravitacionales a diferentes distancias, los científicos pueden obtener datos cruciales sobre la velocidad a la que el universo se está expandiendo.

Finalmente, el lensing se utiliza para descubrir planetas extrasolares mediante un fenómeno conocido como microlente gravitacional. Cuando una estrella con planetas pasa delante de otra estrella más distante, la gravedad de la estrella en primer plano puede actuar como un lente, magnificando la luz de la estrella de fondo. Si un planeta está presente, se puede observar un efecto adicional en la magnificación, lo que permite a los astrónomos detectar la presencia de planetas incluso cuando estos no pueden ser observados directamente.