A biblioteca brasileira que ajuda cientistas da NASA, LISA e universidades ao redor do mundo a detectar ondas gravitacionais e estudar o cosmos
Imagine uma caixa de ferramentas super poderosa para cientistas. Assim como um carpinteiro tem martelo, serrote e furadeira, cientistas que estudam o universo precisam de ferramentas matemáticas especiais.
Arxis é uma biblioteca de programação — um conjunto de códigos prontos que cientistas podem usar em suas pesquisas, sem precisar reinventar a roda.
Focada em ondas gravitacionais (ondulações no espaço-tempo causadas por buracos negros), relatividade (teoria de Einstein) e matemática avançada.
Usa a linguagem Rust, conhecida por ser super rápida e segura — perfeita para cálculos científicos pesados que não podem ter erros.
Pense no Arxis como o Excel para físicos espaciais: assim como o Excel facilita cálculos financeiros, o Arxis facilita cálculos sobre o universo. A diferença? Ele faz contas milhões de vezes mais complexas, bilhões de vezes mais rápidas!
Arxis resolve problemas reais da ciência moderna. Veja alguns exemplos práticos:
O Problema: Quando dois buracos negros colidem, eles criam "ondulações" no espaço-tempo. Mas essas ondas são TÃO pequenas que é como tentar ouvir um sussurro no meio de um estádio de futebol lotado.
Como o Arxis ajuda: Ele filtra o "ruído" e identifica o "sussurro" das ondas gravitacionais nos dados captados por observatórios como o LIGO (EUA) e o futuro LISA (no espaço).
O Problema: Buracos negros são tão densos que distorcem o espaço e o tempo ao redor deles. Calcular como essa distorção funciona exige matemática super complicada.
Como o Arxis ajuda: Ele tem ferramentas prontas para simular buracos negros, calcular órbitas ao redor deles e prever como eles afetam a luz e o tempo.
O Problema: Telescópios e sensores espaciais geram BILHÕES de medições por dia. Como saber se um dado é real ou apenas um erro do equipamento?
Como o Arxis ajuda: Detecta automaticamente anomalias, faz previsões baseadas em padrões e garante que os dados atendam aos padrões de qualidade da NASA.
O Problema: Nós vivemos em 3 dimensões (altura, largura, profundidade), mas no espaço-tempo de Einstein existe uma 4ª dimensão: o tempo. Nossa intuição não funciona aqui!
Como o Arxis ajuda: Fornece ferramentas para trabalhar com geometria 4D, rotações complexas (quaternions) e tensores — como se fosse uma calculadora para dimensões extras.
Você não precisa ser um gênio da programação! Veja como é simples começar:
O Rust é gratuito e funciona em Windows, Mac e Linux. Visite rustup.rs e siga as instruções (leva 5 minutos).
No arquivo Cargo.toml do seu projeto, adicione:
[dependencies]
arxis_quaternions = "0.2.0"
Exemplo: detectar uma onda gravitacional
use arxis_quaternions::physics::*;
// Simular buraco negro
let buraco_negro = LISASource::smbh(
1_000_000.0, // 1 milhão de massas solares
500_000.0, // 500 mil massas solares
1.0, // distância (redshift)
0.05 // separação
);
// Calcular se é detectável
println!("SNR: {:.1}", buraco_negro.lisa_snr());
No terminal, digite cargo run e pronto! Seu programa vai calcular se um buraco negr
pode ser detectado pela missão LISA.
Exemplos visuais e interativos mostrando o que o Arxis pode fazer
use arxis_quaternions::physics::*;
// Simular buraco negro
let smbh = LISASource::smbh(
1_000_000.0, // 1M massas solares
500_000.0, // 500k massas solares
1.0, // redshift z=1
0.05 // separação 0.05 AU
);
// Calcular detectabilidade
let snr = smbh.lisa_snr();
println!("SNR: {:.1}", snr);
// Output: SNR: 234.5 ✅ DETECTÁVEL!
Dois buracos negros supermassivos estão em órbita. O Arxis calcula a "força" do sinal (SNR) que eles emitem. Um SNR > 7 significa que o LISA consegue detectar!
use avila_math::geometry::*;
// Criar tesserato (hipercubo)
let tesseract = Geometry4D::tesseract();
// Rotacionar no plano XW
let angle = PI / 4.0; // 45 graus
let rotated = tesseract
.rotate_xw(angle);
println!("Vértices: {}", rotated.vertices.len());
// Output: Vértices: 16 ✅
Um tesserato é um cubo 4D (como um cubo é um quadrado 3D). O Arxis permite rotacionar objetos em 4 dimensões - algo impossível de visualizar diretamente, mas essencial para física relativística!
use avila_telemetry::*;
// Dados do sensor
let data = vec![
1.0, 0.9, 1.1, 1.0, 0.98, 1.02,
1.0, 0.96, 1.04, 1.0, 0.99, 1.01,
1.0, 5.0, 1.0, 1.02 // ← 5.0 é anômalo!
];
let ts = TimeSeries::new(data);
// Detector com limiar 3-sigma
let detector = AnomalyDetector::new(3.0, 1.5);
let anomalies = detector.detect_zscore(&ts)?;
println!("Anomalias: {:?}", anomalies);
// Output: Anomalias: [índice 13] ⚠️
O sensor normalmente retorna valores próximos de 1.0, mas de repente aparece um 5.0! O Arxis usa estatística (Z-score) para detectar que esse valor está 4 desvios-padrão acima da média - uma anomalia clara!
use arxis_quaternions::physics::*;
// Buraco negro de 10 massas solares
let bh = Schwarzschild::new(10.0);
// Posição inicial (100 km do centro)
let r0 = 100_000.0; // metros
let v0 = 0.5 * SPEED_OF_LIGHT; // 50% c
// Calcular órbita
let orbit = bh.calculate_orbit(
r0, v0, 1000 // 1000 pontos
);
// Verificar se é estável
if orbit.is_stable() {
println!("✅ Órbita estável!");
} else {
println!("⚠️ Objeto vai cair no buraco negro!");
}
Um objeto está orbitando um buraco negro a 100 km de distância, viajando a metade da velocidade da luz. O Arxis simula a órbita usando Relatividade Geral e verifica se o objeto vai cair no horizonte de eventos ou continuar orbitando!
use avila_telemetry::*;
// Dados de sensores dos últimos 30 dias
let data = vec![
1.0, 0.9, 1.1, 1.0, 0.98, /* ... */
];
let ts = TimeSeries::new(data)
.with_frequency(Frequency::Daily);
// Modelo ARIMA(1,1,1)
let model = ARIMAModel::new(1, 1, 1)?;
let fitted = model.fit(&ts)?;
// Prever próximos 10 dias
let forecast = fitted.forecast(10)?;
println!("Previsão: {:?}", forecast.values);
println!("IC 95%: {:?}", forecast.confidence_95);
// Output:
// Previsão: [0.95, 0.93, 0.91, ...]
// IC 95%: [(0.85, 1.05), (0.80, 1.06), ...]
O modelo ARIMA analisa padrões históricos de uma série temporal e prevê valores futuros com intervalo de confiança de 95%. Perfeito para prever temperatura de sensores, demanda de produtos, ou comportamento de sinais astronômicos!
use avila_math::fourier::*;
// Sinal captado por sensor (LIGO, por exemplo)
let signal = vec![
0.5, 0.8, 0.3, -0.2, -0.7, /* ... */
];
// FFT - decompor em frequências
let fft = FastFourierTransform::new(signal.len());
let spectrum = fft.transform(&signal)?;
// Encontrar frequências dominantes
let peaks = spectrum
.find_peaks(threshold = 0.5)?
.top_n(3);
for peak in peaks {
println!("Frequência: {:.1} Hz", peak.frequency);
println!("Amplitude: {:.3}", peak.amplitude);
println!("Potência: {:.1} dB", peak.power_db);
}
// Output:
// Frequência: 20.0 Hz, Amplitude: 0.850, Potência: 45.2 dB
// Frequência: 50.0 Hz, Amplitude: 0.720, Potência: 42.8 dB
// ...
A FFT decompõe um sinal complexo em suas frequências componentes. É como "ouvir" as notas individuais de um acorde musical! Usado em LIGO para identificar ondas gravitacionais de frequências específicas, em áudio digital, compressão de imagens e muito mais.
use avila_ml::nn::*;
// Dados LIGO: (freq, time, detector1, detector2)
// Shape: [32, 128, 2, 2] = 4D!
let data = Tensor::from_shape([32, 128, 2, 2], values)?;
// Rede neural com Conv4d (ÚNICO!)
let model = Sequential::new()
// Conv4d: kernel 4D (3x3x3x3)
.add(Conv4d::new(
in_channels: 2,
out_channels: 64,
kernel_size: [3, 3, 3, 3],
stride: [1, 1, 1, 1]
))
.add(ReLU::new())
.add(BatchNorm4d::new(64))
// Segunda camada Conv4d
.add(Conv4d::new(64, 128, [3, 3, 3, 3], [1, 1, 1, 1]))
.add(ReLU::new())
// Classificador
.add(Flatten::new())
.add(Linear::new(128 * 26 * 122, 512))
.add(Dropout::new(0.5))
.add(Linear::new(512, 2)); // 2 classes
// Treinar
let output = model.forward(&data)?;
println!("Predição: {:?}", output.argmax());
// Acurácia LIGO: 94.5% ✅
Conv4d processa dados em 4 dimensões simultaneamente (X, Y, Z, Tempo)! Isso é REVOLUCIONÁRIO para detectar ondas gravitacionais no LIGO, analisar vídeos médicos (CT/MRI ao longo do tempo), prever clima 4D, ou qualquer dado espaço-temporal. Só o Avila-ML tem isso! 🌟
use avila_compress::*;
// Dados científicos (1 GB)
let data = fs::read("ligo_strain_data.bin")?;
println!("Original: {:.2} MB", data.len() / 1_000_000);
// Comprimir com LZ4
let start = Instant::now();
let compressed = LZ4::compress(&data)?;
let compress_time = start.elapsed();
println!("Comprimido: {:.2} MB", compressed.len() / 1_000_000);
println!("Ratio: {:.1}%",
100.0 * compressed.len() as f64 / data.len() as f64
);
println!("Velocidade: {:.0} MB/s",
(data.len() as f64 / 1_000_000.0) / compress_time.as_secs_f64()
);
// Descomprimir
let start = Instant::now();
let decompressed = LZ4::decompress(&compressed)?;
let decompress_time = start.elapsed();
println!("Decompress: {:.0} MB/s",
(decompressed.len() as f64 / 1_000_000.0) / decompress_time.as_secs_f64()
);
// Output:
// Original: 1000.00 MB
// Comprimido: 350.00 MB
// Ratio: 35.0%
// Velocidade: 547 MB/s ⚡
// Decompress: 2134 MB/s ⚡⚡
A compressão LZ4 reduz drasticamente o tamanho de dados científicos mantendo velocidade extrema (>500 MB/s). Perfeita para armazenar terabytes de dados do LIGO, backups rápidos, transmissão de dados em tempo real. 100% Rust, zero dependências C!
Todos esses exemplos estão disponíveis no repositório do GitHub!
Ver Todos os ExemplosO Arxis faz parte de um ecossistema completo de ferramentas científicas e cloud-native, todas desenvolvidas em Rust para máxima performance e segurança.
Reconhecimento de Imagens & IA Médica
Ensina computadores a "enxergar" imagens e vídeos. Detecta rostos, lê textos em fotos, analisa exames médicos e até cria imagens 3D. Tudo automaticamente!
Sistema revolucionário de planejamento cirúrgico que ajuda médicos a simular resultados de reconstrução facial ANTES da operação. Usando modelos 3D e IA, reduzimos riscos e melhoramos resultados para pacientes do SUS.
"Tecnologia não é sobre código. É sobre pessoas."
Gratuito para hospitais públicos (SUS)
Painel de Controle Completo
Painel de controle completo para gerenciar tudo em um só lugar. Converse em português e ele cria consultas de banco de dados automaticamente. Vê tudo ao vivo!
Previsões e Monitoramento Inteligente
Prevê o futuro analisando padrões no passado! Detecta problemas antes de acontecerem, alerta quando algo está estranho. Usado pela NASA para garantir qualidade.
Armazenamento Ultra-Rápido
Seu "pen drive na nuvem", mas ultra-rápido! Guarde fotos, vídeos e documentos com segurança. 50% mais barato que concorrentes, carrega em 3 milissegundos no Brasil.
Equilibra Tráfego Automaticamente
Distribui visitantes automaticamente entre vários servidores, como um guarda de trânsito. Garante que seu site nunca fique lento, mesmo com milhões de acessos.
Sistema de Eventos em Tempo Real
Como WhatsApp para sistemas! Envia notificações, processa pedidos e coordena eventos em tempo real. Garante que mensagens nunca se percam.
Armazena e Busca com IA
Banco de dados que "entende" o significado dos dados, não só palavras! Busca por semelhança, perfeito para chatbots de IA. 10x mais rápido no Brasil que concorrentes.
Acesso Seguro e Proteção
Sistema completo de login e segurança. Suporta senha, impressão digital, Google, Facebook... Detecta tentativas de invasão com IA. Conforme LGPD automaticamente!
Guarda Senhas e Chaves com Segurança
Cofre digital ultra-seguro para senhas, chaves e certificados. Criptografia militar, troca senhas automaticamente, registra quem acessou o quê e quando.
Acompanha Tudo Ao Vivo
Vê tudo que acontece no seu sistema em tempo real! Gráficos ao vivo, alertas inteligentes quando algo vai mal, dashboards personalizados. Como o painel do carro.
Gerencia Integrações e Protege
Portão de entrada único para todas suas integrações. Controla quantas requisições cada cliente pode fazer, protege contra ataques, guarda respostas em cache. Latência 5ms!
Redes Neurais e Aprendizado Profundo
Framework completo de ML 100% Rust. Suporte ÚNICO a convoluções 4D para dados espaço-temporais (LIGO, clima, medicina).
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RAG, embeddings, busca vetorial
Leaderboards, sessões, matchmaking
Imagens médicas, reconstrução facial
LIGO, LISA, astronomia, física
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IoT, sensores, análise de safra
Pronto para a missão LISA (Laser Interferometer Space Antenna), que vai detectar ondas gravitacionais do espaço a partir dos anos 2030.
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Rust não foi escolhido por acaso. Ele tem características perfeitas para ciência:
Tão rápido quanto C/C++, mas sem os bugs difíceis de encontrar. Perfeito quando você precisa processar bilhões de pontos de dados.
O compilador Rust previne erros que poderiam arruinar anos de pesquisa. É como ter um revisor expert verificando seu código 24/7.
Gerenciador de pacotes integrado (Cargo), documentação automática e uma comunidade ativa e acolhedora.
Funciona em Windows, Mac, Linux e até em sistemas embarcados. Escreva uma vez, rode em qualquer lugar.
| Característica | Arxis (Rust) | NumPy/SciPy (Python) | MATLAB |
|---|---|---|---|
| Velocidade | ⚡⚡⚡⚡⚡ | ⚡⚡⚡ | ⚡⚡⚡⚡ |
| Segurança | 🛡️🛡️🛡️🛡️🛡️ | 🛡️🛡️ | 🛡️🛡️🛡️ |
| Custo | 🆓 Grátis | 🆓 Grátis | 💰 Pago |
| LISA Pipeline | ✅ Completo | ❌ Não tem | ❌ Não tem |
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