O INCT do e-Universo  tem como objetivo preparar e apoiar membros da comunidade científica brasileira atuando nas áreas de astronomia, cosmologia, física das altas energias e tecnologia da informação (big data) para participar proativamente de projetos internacionais, como por exemplo do Legacy Survey of Space and Time (LSST) a ser realizado no Observatório Vera Rubin, com início previsto para 2026. O projeto é sem precedentes e consiste na construção de um telescópio de 8 metros e da maior câmera digital (3.8 Gigapixels) para observar o céu do hemisfério sul durante uma década, fornecendo um vasto acervo de dados para estudos desde o Sistema Solar até a Cosmologia, passando pela estrutura e populações estelares da Via Láctea, propriedades estruturais e dinâmicas de galáxias, de aglomerados de galáxias e estruturas em grande escala no Universo, com ênfase especial em estudos sobre a natureza da energia escura, tema fundamental para a física de campos e partículas e a teoria da gravitação. Dada a importância destes tópicos para a  física fundamental e para o desenvolvimento de novas tecnologias para extrair ciência de grandes volumes de dados, a participação de  pesquisadores e estudantes brasileiros  neste experimento de longa duração é estrategicamente importante para posicionar a pesquisa brasileira na fronteira do conhecimento. Além disso, o projeto LSST é visto como uma extensão  dos  projetos  Dark Energy Survey (DES) e Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ambos de grande sucesso, tendo centenas de artigos publicados com alto índice de citações que também tiveram a participação proativa de pesquisadores brasileiros desde 2007 e 2008,  respectivamente, garantindo assim a continuidade da pesquisa realizada nestes projetos apoiados pelo Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia (LIneA). Além disso, abre as portas para outras possíveis futuras colaborações com pesquisadores envolvidos em outros grandes projetos  como James Webb Space Telescope , Euclid Telescope, Nancy Roman Space Telescope, entre muitos outros, já em operação ou sendo programados para a próxima década.

O LIneA foi criado em 2010, através de um acordo envolvendo o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), o Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), o Observatório Nacional (ON) e mais tarde Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP) com a missão de promover e apoiar a participação de pesquisadores brasileiros em grandes levantamentos astronômicos realizados por consórcios internacionais. O acordo formalizou o esforço sendo feito desde 2007 para apoiar a participação de pesquisadores e estudantes de diferentes instituições brasileiras  em projetos internacionais como o DES e o SDSS e manter as atividades de um time de tecnologistas para a implantação de um centro de armazenamento e processamento de dados e o desenvolvimento de software sendo oferecido como contribuição in-kind em troca de vagas nesses projetos. Baseado nesta experiência inicial, os pesquisadores envolvidos nestas redes de pesquisa submeteram uma proposta ao programa nacional  Institutos Nacionais de Ciência e Tecnologia (INCT), uma parceria entre o CNPq e fundações de apoio à pesquisa estaduais, para formar o INCT do e-Universo em resposta à chamada pública de 2014 e desta forma dar continuidade ao trabalho sendo realizado pelo LIneA. A proposta foi aprovada em 2017, sendo atualmente o único INCT na área de Astronomia.  A íntegra da proposta recomendada pelo CNPq pode ser encontrada AQUI e a classificação do LIneA pode ser vista na segunda página deste documento.

É importante enfatizar a forte relação entre o LIneA e o INCT. O LIneA motivou e dá sustentação às atividades científicas do INCT mantendo um centro multiusuário de e-ciência e um intenso programa de desenvolvimento de workflows e plataformas científicas para uso de seus membros, enquanto o INCT é responsável pela manutenção física do centro e de seu pessoal, além do apoio a pesquisa. Além disso, com a criação em 2020 da Associação LIneA, um ICT privado independente, o  LIneA tornou-se a sede do INCT do e-Universo.

A principal missão do presente INCT é a de, baseado na experiência acumulada e na infraestrutura disponibilizada pela parceria INCT/LIneA, formar uma nova geração de pesquisadores adaptados a essa nova realidade e, portanto, apta a se inserir nessas grandes colaborações como protagonistas e de maneira coordenada. Para isso, o INCT do e-Universo procura implantar nacionalmente uma nova cultura colaborativa e um novo paradigma de funcionamento interno de grupos e instituições nacionais ligadas à Astrofísica e à Cosmologia, colocando essas instituições em patamar de funcionalidade semelhante àquelas dos EUA e Europa Ocidental. Há que se ressaltar ainda os diferenciais do INCT do e-Universo. Um deles é o de já ser, para todos os efeitos práticos, uma colaboração de âmbito nacional, representando uma visão estratégica de longo prazo para a pesquisa astrofísica, procurando agregar e apoiar pesquisadores que compartilham dessa visão e que colocam ênfase na e-ciência.

A participação em projetos internacionais trazem inúmeras vantagens entre as quais:

• A oportunidade de ter pesquisadores brasileiros de diferentes áreas participando de projetos na fronteira do conhecimento e colaborando entre si;
• A oportunidade de jovens pesquisadores se engajarem em projetos de longa duração, com a possibilidade de se estabeleceram no cenário internacional e participarem de outros futuros projetos;
• A oportunidade de incluir alunos no cenário internacional através da participação em grupos de trabalhos colaborando com lideranças mundiais;
• A segurança de financiamento feito através do National Science Foundation (NSF) e do Departamento de Energia do governo americano;
• A participação brasileira obtida através de uma combinação de contribuição financeira feita em parcelas anuais e/ou in-kind, na forma de serviços ou desenvolvimento de software, tornando acessível a presença brasileira em projetos de grande porte;
• O intercâmbio tecnológico na área de big data obtido pela colaboração com grandes laboratórios (LBL, SLAC, Fermilab, NCSA, NOAO) e centros de e-ciência espalhados pelo mundo (NOIRlab, CADC, NCSA, SLAC, IN2P3, University of Washington, University of Edinburgh).

Tudo isto a um custo extremamente baixo, principalmente quando comparado à compra de participação em grandes telescópios.

Como parte da estratégia para entrar no projeto LSST, o LIneA/INCT se associou a Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), à Fapesp e ao Laboratório Nacional de Astrofísica (LNA) e em conjunto assinou um acordo com o projeto pelo qual o Brasil obtinha 50 vagas em troca do fornecimento da infraestrutura para a transferência de dados do Chile aos Estados Unidos sob a responsabilidade da RNP e da Fapesp, cabendo ao LIneA e ao LNA a formação do Grupo de Participação Brasileiro (BPG). Para isto, foi formada uma comissão de seleção composta por pesquisadores selecionados da comunidade científica, sendo o processo concluído em 2017, resultando na participação de pesquisadores em 8 instituições brasileiras (USP, UFRGS, UNESP, ON, UFES, LIneA, UnB e UEL). Este grupo foi recentemente expandido graças à proposta feita pelo LIneA, com o apoio do INCT do e-Universo, de implantar um centro independente de acesso aos dados do LSST no Brasil (independent Data Access Center, iDAC), proporcionando o desenvolvimento de software e a geração de produtos científicos avançados utilizando o IDAC brasileiro. Atualmente, o LIneA/INCT é responsável por 120 vagas onde participam pesquisadores de 26 instituições brasileiras em 12 estados da federação.

Os recursos do INCT foram investidos da seguinte forma:

• Bolsas de IC e pós-docs, procurando atender diferentes instituições parceiras e áreas de pesquisa;
• Bolsas de tecnologistas para a operação do centro multiusuário de dados do LIneA e o desenvolvimento de software;
•  Apoio a participação em encontros nacionais e internacionais de pesquisadores e tecnologistas;
• Contratação de equipe de TI;
• Compra de equipamento de informática para a implantação do IDAC, incluindo cluster de processamento, servidores de banco de dados, sistema de armazenamento e roteador para a transferência de dados entre o PoP-RJ e o Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC) onde o centro está localizado (Petrópolis-RJ).

Todas as tomadas de decisões foram realizadas com a supervisão do comitê gestor que se reúne semanalmente.

• Integração e Interação Nacional 

Além das sete  instituições que participaram da proposta original, a integração está sendo obtida pela atuação de engajamento da comunidade sendo realizado pela parceria INCT/LIneA através do apoio dado aos grupos de participação brasileiros nos projetos DES, SDSS, DESI e mais recentemente o LSST. O LIneA oferece  aos  membros da comunidade acesso aos dados e infraestrutura computacional , além dos vários cursos de treinamento em programação, desenvolvimento de software colaborativo e uso de ferramentas para a exploração científica do acervo de dados mantido pelo LIneA. O INCT promove ainda uma ponte entre as áreas científicas e de computação, tanto na área acadêmica como comercial,  forjando colaborações atualmente essenciais para enfrentar o desafio imposto pelos modernos projetos científicos, que geram grandes volumes de dados. O desafio de big data é uma realidade que precisa ser enfrentada. Neste sentido, foram organizados encontros com fornecedores e criada uma comissão de assessoramento técnico formado por tecnologistas e pesquisadores da área de computação, com representantes do LNCC, INT, UNESP, COPPE, UFRGS e UFCG. O trabalho do INCT/LIneA vem sendo reconhecido por vários reitores e pró-reitores de Universidades (UFES, UFRGS, UFSM, UnB) e diretores de institutos (IFT-UNESP, INPE, Cenabio/UFRJ) têm apoiado a solicitação de recursos para tornar a associação LIneA num centro de e-ciência atendendo as necessidades de outras área além da astronomia.

• Formação de recursos Humanos

Como mencionado acima, um dos grandes benefícios de participar das colaborações científicas é a oportunidade dada a jovens pesquisadores de atuar num ambiente colaborativo internacional na presença de grandes líderes mundiais. Isto amplia a visão dos estudantes, incentiva o intercâmbio internacional e a oportunidade de trabalhar em projetos na fronteira do conhecimento. Para incentivar esta interação, o INCT procurou apoiar a participação de pesquisadores e estudantes em reuniões internacionais, tanto com recursos do próprio INCT, como em busca de recursos junto a colaboração internacional (e.g. DES, LSST Corporation). Programas especiais também foram criados  para estudantes de iniciação científica trabalharem no desenvolvimento de workflows e/ou plataformas científicas com recursos de projetos submetidos por membros do INCT/LIneA junto a Heising-Simons Foundation e LSST Corporation, renomeado recentemente como LSST Discovery Alliance. É também importante frisar o grande número de estudantes que trabalharam nos projetos promovidos pelo LIneA/INCT que obtiveram bolsas de pós-doutorado em instituições estrangeiras graças à exposição internacional que tiveram nos projetos. 

• Cooperação Internacional

Através dos projetos científicos apoiados, membros do INCT podem colaborar com pesquisadores de centenas de instituições espalhadas pelo mundo como pode ser visto aqui. Além disso, o LIneA mantém acordos de colaboração com várias organizações como Rubin Observatory, Data Intensive Research in Astronomy and Computing (DIRAC) da Universidade de Washington, Wide-Field Astronomy Unit da Universidade de Edinburgh e IN2P3, que irão abrigar os centros de dados do LSST no Reino Unido e França, respectivamente, SLAC, NCSA, Fermilab, entre outros. O LIneA também é membro do LSST Discovery Alliance (ou LSST Corporation).

• Produção científica tecnológica e de inovação 

Como mencionado, os projetos científicos apoiados pelo INCT levaram à publicação de centenas de artigos de impacto e alto índice de citações  nas mais variadas áreas. Igualmente importante foi o protagonismo de vários pesquisadores brasileiros atuando como coordenadores de grupos de trabalho.  Publicações também foram feitas na interseção entre astronomia e ciência da computação, exemplificando a atuação e o papel diferenciado da ação do INCT.  Com o apoio do INCT, ao longo dos anos o LIneA também vem  desenvolvendo workflows e plataformas científicas como contribuição in-kind para as diferentes colaborações e/ou para atender demanda específicas de colaboradores, como as plataformas: DES Science Portal, LIneA Science Server, DESI Quick Look, MaNGA Portal, Solar System Portal,  LIneA Occultation Prediction Database, SORA, PZ Server e workflows WaZP Cluster Finder, PZ Compute.

Mas, sem dúvida alguma, os principais legados do INCT do e-Universo são:

• O acordo com o Rubin Observatory gerando 120 vagas no projeto LSST, sendo 75% destinadas à estudantes e jovens pesquisadores   
• A formação do Grupo de Participação Brasileirio do LSST (BPG-LSST) e o projeto de mentoria para supervisionar os quase 100 jovens pesquisadores
• A criação da Associação LIneA, um ICT privado operando um centro multiusuário de e-ciência, propondo um novo modelo institucional mais adequado para  atender a demanda de TI para apoiar projetos científicos envolvendo grandes volumes de dados
• A implantação do IDAC facilitando o acesso aos dados e a infraestrutura computacional dos pesquisadores brasileiros