Connect with us

science

L’étude montre comment l’apprentissage automatique peut faire des prédictions

Published

on

Providence, RI [Brown University] Lorsqu’il s’agit de prédire les catastrophes causées par des événements extrêmes (pensez aux tremblements de terre, aux épidémies ou aux « vagues scélérates » qui peuvent détruire les structures côtières), la modélisation informatique est confrontée à un défi presque insurmontable : statistiquement parlant, de tels événements sont si rares qu’il n’y en a pas assez données pour qu’ils utilisent des modèles prédictifs pour prédire avec précision quand ils se produiront ensuite.

Mais une équipe de chercheurs de l’Université Brown et du MIT affirme que cela ne doit pas nécessairement être le cas.

dans un Nouvelle étude dans un Sciences computationnelles Natureles scientifiques décrivent comment ils ont combiné des algorithmes statistiques – qui ont besoin de moins de données pour faire des prédictions précises et efficaces – avec une puissante technologie d’apprentissage automatique développée chez Brown et les ont formés pour prédire des scénarios, des probabilités et parfois la chronologie d’événements rares même s’ils n’avaient pas dossier historique sur eux.

Ce faisant, l’équipe de recherche a découvert que ce nouveau cadre pourrait fournir un moyen de contourner le besoin d’énormes quantités de données traditionnellement nécessaires pour ces types de calculs, et de réduire à la place le défi important de la prédiction d’événements rares à une question de qualité. . sur la quantité.

« Vous devez réaliser que ce sont des événements aléatoires », a déclaré George Karniadakis, professeur de mathématiques appliquées et d’ingénierie à l’Université Brown et auteur de l’étude. « Une pandémie comme le COVID-19, une catastrophe environnementale dans le golfe du Mexique, un tremblement de terre, un énorme incendie de forêt en Californie, une vague de 30 mètres qui fait chavirer un navire – ce sont des événements rares et parce qu’ils sont rares, nous ne Nous avons beaucoup de données historiques. Nous n’avons pas assez d’échantillons du passé pour prédire l’avenir. La question que nous abordons dans l’article est la suivante : quelles sont les meilleures données possibles que nous pouvons utiliser pour réduire le nombre de points de données nous avons besoin? »

READ  Des mesures quotidiennes sans précédent retracent la rotation de la Terre

Les chercheurs ont trouvé la réponse dans une technique d’échantillonnage séquentiel appelée apprentissage actif. Ces types d’algorithmes statistiques sont non seulement capables d’analyser les données qui y sont entrées, mais plus important encore, ils peuvent apprendre des informations pour étiqueter de nouveaux points de données pertinents qui sont égaux ou même plus importants pour le résultat calculé. Au niveau le plus élémentaire, ils permettent de faire plus avec moins.

Ceci est essentiel pour le modèle d’apprentissage automatique que les chercheurs ont utilisé dans l’étude. Ce modèle s’appelle DeepOnet, et c’est un type de réseau neuronal artificiel, qui utilise des nœuds interconnectés en couches successives qui imitent grossièrement les connexions établies par les neurones dans le cerveau humain. DeepOnet est connu comme le moteur neuronal profond. Il est plus avancé et plus puissant que les réseaux de neurones artificiels typiques car il s’agit en fait de deux réseaux de neurones en un, traitant les données dans deux réseaux parallèles. Cela lui permet d’analyser d’énormes ensembles de données et de scénarios à une vitesse vertigineuse pour extraire des ensembles de possibilités tout aussi énormes une fois qu’il a appris ce qu’il faut rechercher.

Le goulot d’étranglement avec cet outil puissant, en particulier pour les événements rares, est que les opérateurs nerveux doivent former des tonnes de données pour effectuer des calculs efficaces et précis.

Dans l’article, l’équipe de recherche montre que, combiné à des techniques d’apprentissage actif, un modèle DeepOnet peut être formé sur les paramètres ou les précurseurs à rechercher qui conduisent à l’événement catastrophique que quelqu’un analyse, même lorsqu’il n’y a pas beaucoup de points de données.

READ  30 ans de clarté stellaire

« La motivation n’est pas de prendre toutes les données possibles et de les mettre dans le système, mais de rechercher de manière proactive des événements qui indiqueront des événements rares », a déclaré Karniadakis. « Nous n’avons peut-être pas beaucoup d’exemples de l’événement réel, mais nous pouvons avoir ces précurseurs. Grâce aux mathématiques, nous les identifions, ce qui, avec des événements réels, nous aidera à former cet opérateur avide de données. »

Dans l’article, les chercheurs ont appliqué l’approche pour identifier les paramètres et différentes plages de probabilité de surtensions dangereuses pendant une pandémie, pour trouver et prédire les vagues scélérates et pour estimer quand un navire se briserait en deux en raison du stress. Par exemple, avec les ondes scélérates – celles qui sont plus de deux fois plus grandes que les vagues environnantes – les chercheurs ont découvert qu’ils pouvaient détecter et déterminer quand se forment les ondes scélérates en examinant les conditions potentielles des vagues qui interagissent de manière non linéaire au fil du temps, entraînant des vagues qui parfois trois fois sa taille d’origine.

Les chercheurs ont découvert que leur nouvelle méthode est supérieure aux efforts de modélisation traditionnels et ils pensent qu’elle offre un cadre capable de détecter et de prédire efficacement toutes sortes d’événements rares.

Dans l’article, l’équipe de recherche explique comment les scientifiques devraient concevoir de futures expériences afin de réduire les coûts et d’augmenter la précision des prévisions. Karniadakis, par exemple, travaille déjà avec des scientifiques de l’environnement pour utiliser une nouvelle méthode de prévision des événements météorologiques, tels que les ouragans.

READ  CAPSTONE est de nouveau sous contrôle - SpacePolicyOnline.com

L’étude a été dirigée par Ethan Pickering et Themistoklis Sapsis du Massachusetts Institute of Technology. DeepOnet était Il a été introduit en 2019 Par Karniadakis et d’autres chercheurs de Brown. Ils cherchent actuellement à breveter la technologie. L’étude a été soutenue par un financement de la Defense Advanced Research Projects Agency, du Air Force Research Laboratory et de l’Office of Naval Research.


Clause de non-responsabilité: AAAS et EurekAlert ! Pas responsable de l’exactitude des newsletters envoyées sur EurekAlert ! Par le biais d’organisations contributrices ou pour l’utilisation de toute information via le système EurekAlert.

Continue Reading
Click to comment

Leave a Reply

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée. Les champs obligatoires sont indiqués avec *

science

SpaceX et la NASA ont décollé pour lancer la mission d'astronaute Crew-8 vers la Station spatiale internationale le 1er mars.

Published

on

SpaceX et la NASA devraient lancer officiellement la prochaine mission d'astronautes vers la Station spatiale internationale (ISS) cette semaine, avec leur équipage de quatre personnes arrivant sur le site de lancement en Floride dimanche 25 février.

La prochaine mission de SpaceX, baptisée Crew-8, lancera quatre astronautes en orbite à bord d'une capsule Dragon Endeavour et d'une fusée Falcon 9 depuis le Pad 39A du Kennedy Space Center de la NASA à Cap Canaveral. Le décollage devrait avoir lieu le 1er mars à 00 h 04 HAE (05 h 04 GMT).

Continue Reading

science

Pourquoi avons-nous plus que jamais besoin de l’astronomie ?

Published

on

Pourquoi avons-nous plus que jamais besoin de l’astronomie ?

On me demande souvent pourquoi je suis passionné par l’astronomie. Sans aucun doute, la réponse courte réside dans les efforts très réussis de la NASA pour faire atterrir des Américains sur la Lune. Mais il y avait aussi autre chose. J'ai grandi dans une petite ville où tout ce que j'avais à faire après le lancement d'une fusée depuis Cap Kennedy était de sortir dans mon jardin pour une vue imprenable sur la lune, Vénus et les étoiles les plus brillantes du ciel de début de soirée.

Cette année, j'ai passé la majeure partie de l'hiver nord-américain sous l'équateur, au Chili et en Argentine ; D'abord lors d'une conférence d'astronomie au Chili, puis lors d'une visite des radiotélescopes au sud de Buenos Aires.

J'ai aussi eu le temps de profiter d'un été sud-américain qui m'a beaucoup fait réfléchir sur le fait que nous vivons sur une planète qui précession (ou change son axe de rotation) lorsqu'elle tourne autour de son étoile d'une manière qui a permis à notre planète d'avoir un climat stable et prévisible sur de longues périodes. Un fait sans doute essentiel à la vie telle que nous la connaissons ici. En conséquence, j’ai réfléchi au rôle que jouent finalement les sciences planétaires et l’astronomie dans notre vie quotidienne.

Les personnes qui vivent dans des régions offrant de superbes vues sur le ciel, comme les déserts du sud-ouest américain, Hawaï, l’Afrique du Sud, l’Australie, le Chili et l’Argentine, sont-elles intrinsèquement plus intéressées par l’astronomie ?

Le désert d'Atacama, au nord du Chili, est un véritable paradis pour l'astronomie, comme très peu de sites terrestres peuvent l'être. Il bénéficie d’un ciel exceptionnellement clair et d’une pollution lumineuse relativement faible. Le Chili et l’Argentine ont également une fenêtre sur l’ensemble de notre Voie lactée, ce qui n’est pas possible depuis l’hémisphère Nord.

Un ciel clair suscite également l’intérêt pour l’astronomie

Estela Pérez, professeur de biochimie et de chimie à l'Université nationale Andres Bello de Santiago, affirme que sa passion pour l'astronomie a été suscitée dans son enfance par le ciel nocturne clair au-dessus des nombreux grands lacs du sud du Chili.

Partout au Chili, même à Santiago, nous sortons de notre maison ou de notre appartement et voyons les étoiles et utilisons des applications téléphoniques pour identifier les étoiles que nous ne connaissons pas, explique Pérez, qui est désormais actif localement dans la sensibilisation du public à l'astronomie. Cependant, malgré le ciel clair local, elle affirme que les astronomes professionnels chiliens ont encore besoin de plus de temps pour utiliser les télescopes internationaux qui fonctionnent dans tout le nord du pays.

Posez les grandes questions

Un dimanche après-midi récent, dans le parc du bicentenaire de Santiago, alors que les gens jouaient au paddle-ball et faisaient courir leurs chiens pour récupérer des balles sans fin, je me suis assis et j'ai regardé notre étoile la plus proche disparaître derrière le mont Manquihue, à proximité. J’ai commencé à m’interroger sur la situation dans son ensemble.

Une fois de plus, j’ai été touché de réaliser qu’il est difficile de comprendre nos courtes vies dans un univers qui existe sur de vastes étendues d’espace et de temps. L’univers reste largement incompréhensible, même pour nos meilleurs physiciens théoriciens.

Ces problèmes astrologiques sont ceux auxquels chacun d’entre nous est confronté quotidiennement. Mais aucune religion ou philosophie ne peut répondre pleinement au mystère de notre existence, encore moins à notre place dans l’univers.

Mais l’astronomie est mondiale.

Même la personne la moins instruite en astronomie lève les yeux vers le ciel nocturne et se rend compte qu’il y a quelque chose au-delà d’elle-même et de cette Terre. Les bousiers, les phoques communs et même les albatros connaissent tous la sphère céleste d'une manière qui reste fascinante et mystifiante.

READ  Transmission par microscopie électronique à balayage 4D
Continue Reading

science

Les scientifiques lancent un appel à l'aide pour obtenir des images d'une comète sans queue

Published

on

Les scientifiques lancent un appel à l'aide pour obtenir des images d'une comète sans queue

Les astronomes amateurs ont été invités à aider les chercheurs spatiaux en essayant d'attraper une comète avec une queue manquante devant la caméra.

La comète, connue sous le nom de C/2021 S3 PanSTARRS, est située à peu près à la même distance de la Terre que le Soleil et les chercheurs de l'Université de Reading souhaitent obtenir des images de passionnés de l'espace pour faciliter les recherches météorologiques.

Les chercheurs tentent de développer des moyens d’améliorer et de poursuivre l’analyse de la météorologie spatiale.

Une image d'une comète montre ce qui pourrait arriver à la queue de PanSTARRS. Cette personne sur la photo s'appelle Leonard (Université de Reading/Pennsylvanie)

Ces prévisions sont cruciales pour prévenir les dommages causés par les vents solaires, des flux de particules contenant des tempêtes solaires qui peuvent endommager la technologie dans l'espace et sur Terre.

Sarah Watson, chercheuse doctorante à l'Université de Reading, qui a fait appel aux astronomes amateurs, a déclaré : « Ce que nous nous attendons à voir peut sembler quelque peu inhabituel. Lorsque nous parlons de comètes, les gens pensent souvent à une grosse boule brillante suivie d'une queue longue et fine.

« La comète que nous observons pourrait avoir un aspect différent, car sa queue pourrait se briser lorsqu'elle est frappée par le vent solaire. »

Elle a poursuivi : « Nous avons besoin de nombreuses images chronométrées de la comète pour avoir une idée de son voyage à travers notre système solaire.

« C'est une opportunité fantastique pour les astronomes amateurs de sortir leurs télescopes et de capturer un moment cosmique vraiment étonnant et d'apporter une contribution majeure à une science importante. »

READ  Le rover de la NASA confirme avoir collecté et stocké le premier échantillon de Mars

Les images de la comète permettront à l'équipe de recherche d'enregistrer des données sur les conditions locales du vent solaire des éjectas spatiaux.

Si la queue se sépare de la comète ou semble se balancer, l’équipe peut déterminer qu’il y a une augmentation de l’activité du vent solaire à proximité.

La comète est visible dans notre ciel depuis le 14 février et le restera jusqu'à fin mars. La meilleure chance d’attraper la comète sera probablement jusqu’à lundi.

Ce n’est pas visible à l’œil nu.

Les astronomes auront besoin d'un petit télescope qu'ils pourront fixer à un appareil photo ou à un appareil photo doté d'un grand objectif pour photographier la comète, les meilleurs étant envoyés à la British Astronomical Society pour être archivés.

Si vous souhaitez simplement jeter un coup d’œil rapide au C/2021 S3 PanSTARRS, il sera plus facile à repérer dans les semaines à venir car il apparaît plus loin du Soleil et reste plus longtemps au-dessus de l’horizon dans le ciel nocturne.

Continue Reading

Trending

Copyright © 2023