В рамках работы по гранту Российского научного фонда коллектив молодых ученых Института солнечно-земной физики СО РАН разработал систему SIMuRG, которая позволяет собирать, обрабатывать и производить машинный анализ больших объемов данных глобальных навигационных спутниковых систем для последующего исследования околоземного космического пространства. Как сообщил руководитель проекта, ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН кандидат физико-математических наук Юрий Владимирович Ясюкевич, в трехлетнем проекте, рассчитанном до 2020 года, заняты восемь человек, объем ежегодного финансирования составляет пять миллионов рублей.
«Если использовать первые буквы названия системы SIMuRG (System for the Ionosphere Monitoring and Researching from GNSS), по-русски получится Симург. Так звали фантастическое существо в иранской и тюркской мифологии, а в фантастической энциклопедии Хорхе Борхеса и Маргариты Герреро “Книга вымышленных существ” — бессмертную птицу, гнездящуюся в ветвях Древа Познания, — пояснил Юрий Ясюкевич. — Мы выбрали такое метафорическое название, чтобы отразить сложность и амбициозность нашей задачи».
Система позволяет собирать, обрабатывать и хранить данные глобальной спутниковой навигационной системы приемников (ГНСС-приемников). Основная проблема для развития этого направления заключается в том, что обработка и анализ всего массива данных мировой сети, включающей более 5 000 станций, невозможны в ручном режиме. Необходимо использовать методы автоматизации и привлекать алгоритмы обработки больших объемов данных.
«Сейчас ГНСС-измерения используются в основном для исследования отдельных событий и подкрепления данных других установок. Внедрение методов машинного анализа в область исследования околоземного космического пространства позволит существенно повысить как эффективность использования ГНСС-данных, так и качество и оперативность анализа динамики ионосферы», — рассказал Юрий Ясюкевич.
Ученый отметил, что требования и проект системы SIMuRG уже разработаны, программное обеспечения для сбора, хранения и первичной обработки с учетом больших объемов данных написано с нуля. Также приобретено оборудование для хранения и обработки данных, создана подсистема вторичной обработки для построения индексов возмущенности ионосферы по земному шару. Внедряется интерактивная система для того, чтобы исследователь мог выделить возмущенную область в ионосфере. Эти данные будут собираться и использоваться для машинного обучения, чтобы уже искусственный интеллект помогал исследователям находить новые неизвестные явления в ионосфере.
«С помощью разработанной системы мы уже проанализировали воздействие сильнейшей вспышки X-класса, которая произошла 6 сентября 2017 года, на ионосферу Земли, а также на точность работы систем навигации GPS и ГЛОНАСС, — сказал Юрий Ясюкевич. — Не только мы, сейчас любой исследователь может сделать запрос на интересующую его дату и регион и получить данные для анализа по большому набору мировых и региональных сетей приемников ГЛОНАСС/GPS/Galileo/Compass».
Директор ИСЗФ СО РАН доктор физико-математических наук Андрей Всеволодович Медведев подчеркнул, что система, разработанная молодыми учеными института, позволяет проводить фундаментальные исследования ионосферы Земли, начиная от эффектов магнитных бурь и солнечных вспышек до эффектов запусков космических аппаратов и землетрясений.
«Исследование процессов в атмосфере Земли составляет одну из приоритетных задач мировой геофизической науки. Особенно важно изучение тонкой структуры ионосферы, так как именно интенсивные неоднородности приводят к существенным нарушениям в работе глобальных навигационных и других радиотехнических систем, использующих ионосферный канал. Это очень актуально в связи с возрастающими требованиями к точности глобальных спутниковых навигационных систем и необходимостью оперативного контроля качества их работы. Кроме того, требуется разработать новые методы мониторинга состояния ионосферной плазмы в глобальном масштабе, включая территорию РФ, Арктики и Антарктики. Данных поступает огромное количество, их надо не только своевременно обрабатывать, но и научить искусственный интеллект правильной интерпретации. Так что значение системы, разработанной нашими молодыми коллегами, трудно переоценить. Это передовой край сегодняшней науки», — прокомментировал Андрей Медведев.
Пресс-служба ИСЗФ СО РАН
