Así en la Tierra como en el cielo

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El diluvio de datos en astronomía y las capacidades de transferencia tecnológica han dado origen a combinaciones como la astronomía médica en la que las necesidades de analizar imágenes estelares cobra impulso con el software de visualización de imágenes médicas. Asi en la Tierra

El 11 de febrero la revista Science publicó una edición especial sobre el nuevo paradigma de la ciencia: el diluvio de datos. Science se unió a Science Signaling, Science Translational Medicine y Science Careers para abordar este tema. Es posible acceder a los contenidos en forma gratuita, previa registración, desde: Colección especial online: tratando con datos. Data

Como señala el editorial, dos características aparecen repetidamente: las disciplinas científicas están recibiendo cantidades ingentes de datos que les resulta difícil de manejar y, al mismo tiempo, se avizoran tremendas oportunidades si se logra organizar y tener mejor acceso a los datos. El editorial introductorio incluye una serie de gráficos de las respuestas obtenidas de los pares revisores del último año, a quienes la revista encuestó. Recibieron unas 1700 respuestas. Alrededor del 20% respondió que utilizó alguna vez datos que exceden los 100 GB (Giga bytes). Como se ve, el 12,1% dice usar conjuntos de datos de entre 100 GB y 1 TB (Tera Byte) y 7,6% dicen usar conjuntos mayores a 1 TB. Gráfico 1

En la actualidad no resulta difícil que un usuario normal de PC pueda disponer de dispositivos de almacenamiento de 1 TB. Sin embargo, una cosa es tener varias películas, software, mp3s que ocupen ese espacio. Otra cosa muy distinta es tener 1 TB en una base de datos. Un TB es 10³ GB, 10¹² bytes. O, más fácil: mil gigas. Un millón de megas. Pensémoslo así: si un mp3 ocupa, digamos, 5 megas, en un millón de megas usted podría almacenar 200.000 canciones. Se requiere de cierto poder computacional y una buena organización de los datos para poder realizar búsquedas complejas entre los 200.000 temas. Y para tener poder computacional, hace falta infraestructura, que es una bonita manera de nombrar al dinero. En la encuesta, ante la pregunta, ¿Hay suficientes fondos en su laboratorio o grupo de investigación para la curación de datos?, el 80,3% respondió negativamente. El 10,9% no entendió la pregunta... Gráfico 2

Del quirófano a las regiones de formación estelar Sarah Reed es escritora independiente, ex-Science, quien escribió un artículo para esta colección vinculado con la astronomía en este nuevo paradigma: ¿Hay un astrónomo en casa? Cuenta en su artículo que en 2004, Alyssa Goodman, astrónoma en Harvard, y sus colegas, armaron un proyecto llamado COMPLETE, un sondeo de regiones de formación estelar y debían analizar una cantidad masiva de datos difíciles de visualizar en sólo dos dimensiones. Presentó su necesidad de lograr una visualización 3D a un grupo de trabajo llamado Visualization Research Challenges (Desafíos de Visualización de Investigación). En la audiencia había un radiólogo quien reconoció que esa tecnología ya existía en medicina (3D Slicer). Desde entonces existe en Harvard una colaboración llamada Astronomical Medicine, Medicina Astronómica. Más información se puede hallar en Astronomical Medicine Project Home. Allí hay algunas películas para presentar el tema y visualizar algunos programas y su utilización. Se nombró aquí a 3D Slicer, pero también se usan otros programas como OsiriX. Una remanente muy animada El 6 de enero de 2009 el Observatorio Chandra dio a conocer dos representaciones dinámicas de la hasta entonces estática imagen de la remanente de supernova Cassiopeia A (Cas A). Se trataba de un video y de una visualización tridimensional. Esta última fue realizada por Tracey Delaney del MIT gracias a la colaboración del proyecto Astronomical Medicine. Lo que sigue es una lista de tres videos consecutivos que contienen: Un mini-documental sobre el proyecto AstroMed (subtitulado); una demostración de uso del software 3D Slicer y OsiriX; y dos muestras de lo que se puede lograr con esos programas en un video en el que se ve una animación de datos del sondeo COMPLETE, seguido de tres visualizaciones tridimensionales de la remanente de supernova Cas A.

Nuestra capacidad para almacenar datos Uno de los artículos de la colección fue tomado por Scientific American y un periodista de la publicación habló con uno de los autores del trabajo. Se trata de Martin Hilbert que, junto a Priscila López Pavez (de Chile), reportan sus esfuerzos en rastrear 60 tecnologías análogas y digitales durante el período de 1986 a 2007. Dicen haber encontrado que la cantidad de datos generados esas dos décadas explotó al convertirse la tecnología digital en la principal. Por ejemplo, la cantidad de datos almacenados electrónicamente en 2007 es equivalente a 61 CD-ROMs por persona viva en el planeta en ese momento. Si se apilaran esos CDs, la torre alcanzaría la Luna y la sobrepasaría. La transcripción se puede encontrar en Scientific American: Down in the Data Dumps: Researchers Inventory a World of Information.

De estrellas a biomarcadores Otro caso de colaboraciones entre astrónomos y otras ciencias, relata Reed en su artículo, se da en el caso de Nicholas Walton, que usa sofisticados algoritmos para analizar conjuntos de imágenes. Su grupo trabaja en un proyecto llamado PathGrid en el que ese software desarrollado para astronomía se usa para automatizar el estudio de muestras patológicas. Los patólogos tiñen muestras de tejido para identificar biomarcadores que indican la agresividad del cáncer y usan este software para hacerlo ya no en forma individual, sino automatizada. La periodista tiende una analogía entre las muestras de tejido y el cosmos: detectar una célula cancerosa enterrada en tejido normal es como hallar una estrella en un abarrotado cúmulo. En su página, Walton incluye una presentación para una charla que dio el año pasado (en Improving Immuno Histochemistry09). VODesktop

Allí se ve cómo se emparentó la aplicación VODesktop, que oportunamente mencionármos en Un repaso por la astronomía virtual, una aplicación de AstroGrid, con PathGrid, y un escritorio virtual para patólogos. VOPatol

El artículo de Reed está repleto de detalles que dejo para los lectores más interesados y que sepan inglés. En definitiva, la Astronomía Médica o Medicina Astronómica, es una fructífera transferencia de tecnología para usar tanto en la Tierra como en el cielo.

Nota escrita para el XVI Carnaval de la física, en esta edición hospedado por Tecnoloxia. Para unirse y leer las entradas existe una red social en Ning.

Fuentes y links relacionados

Challenges and Opportunities Science Staff, 11 Febrero 2011 Vol. 331 no. 6018 pp. 692-693 DOI:10.1126/science.331.6018.692
Is There an Astronomer in the House? Sarah Reed Science 11 February 2011 Vol. 331 no. 6018 pp. 696-697 DOI:10.1126/science.331.6018.696
The World's Technological Capacity to Store, Communicate, and Compute Information Martin Hilbert, Priscila López Published Online 10 February 2011 Science DOI:10.1126/science.1200970

Sobre las imágenes

La imagen inicial es una composición de: Una imagen del centro de la Vía Láctea y una muestra de tejido canceroso muestran una necesidad común: hallar objetos indistintos en ambos tipos de imágenes. Créditos: izquierda: ESO/VISTA/. Derecha: Walton & Irwin, CASU, Cambridge. Y visualización de imágenes 3D para el cuerpo humano, que también se aplican a objetos del cosmos. Créditos: András Jakab/Univesity of Debrecen, Hungría. Junto con la portada de la colección especial online de Science. Crédito: Science Magazine.
Imágenes de VODesktop y VOPatol de Nicholas Walton.
Los gráficos 1 y 2 pertenecen al artículo Challenges and Opportunities, Crédito: Science.
Los videos fueron creados por el equipo ICC. En la página de cada video figuran los respectivos créditos.