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機器學習模型首次在太空檢測云層變化
2023-08-01 09:06:04   來源:科技日報

據英國牛津大學官網29日報道,該校科學家首次在外太空一顆人造衛星上訓練了一個機器學習模型,這一成果可實現很多應用領域的實時監測和決策,有望徹底改變遙感衛星的能力。相關論文已經提交于近期舉行的國際地球科學與遙感研討會。

遙感衛星收集的數據是航空測繪、天氣預報、森林監測等許多關鍵活動的基礎。目前,大多數衛星只能被動地收集數據,無法作出決定或檢測變化,數據必須中繼到地球進行處理,而這通常需要數小時甚至數天時間,從而限制了人們識別自然災害等事件、迅速應對的能力。

在最新研究中,研究團隊在衛星上訓練了一個簡單的模型RaVAEn,以從衛星直接拍攝的空中圖像中檢測出云層的變化。該模型基于“小樣本學習”方法,當模型只有幾個樣本可供訓練時,該方法使模型能夠學習最重要的特征,其關鍵優點是可將數據壓縮成更小的代表數據,使模型得以更高效運行。

通常,開發一個機器學習模型需要幾輪訓練,而新模型在約1.5秒內就完成了訓練階段(使用了1300多張圖像)。當團隊利用新數據測試該模型的性能時,其會在約1/10秒內自動檢測到云是否存在。

研究人員表示,該模型可很好地適應不同的任務,并使用其他形式的數據。他們目前打算開發更先進的模型,以自動區別對人類產生重大影響的變化(如洪水、火災等)和自然變化(如不同季節樹葉顏色的變化)。另一個目標是為更復雜的數據,如高光譜衛星拍攝的圖像開發模型,以檢測甲烷泄漏,并應對氣候變化。

此外,傳統機載衛星傳感器容易受到惡劣環境條件影響,因此需要定期校準,而在外層空間使用機器學習有助于克服這一難題。


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