機(jī)器學(xué)習(xí)模型首次在太空檢測云層變化

研究人員首次在太空訓(xùn)練機(jī)器學(xué)習(xí)模型。圖片來源：牛津大學(xué)官網(wǎng)

     科技日報(bào)北京7月31日電 （記者劉霞）據(jù)英國牛津大學(xué)官網(wǎng)29日報(bào)道，該?？茖W(xué)家首次在外太空一顆人造衛(wèi)星上訓(xùn)練了一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型，這一成果可實(shí)現(xiàn)很多應(yīng)用領(lǐng)域的實(shí)時(shí)監(jiān)測和決策，有望徹底改變遙感衛(wèi)星的能力。相關(guān)論文已經(jīng)提交于近期舉行的國際地球科學(xué)與遙感研討會(huì)。

　　遙感衛(wèi)星收集的數(shù)據(jù)是航空測繪、天氣預(yù)報(bào)、森林監(jiān)測等許多關(guān)鍵活動(dòng)的基礎(chǔ)。目前，大多數(shù)衛(wèi)星只能被動(dòng)地收集數(shù)據(jù)，無法作出決定或檢測變化，數(shù)據(jù)必須中繼到地球進(jìn)行處理，而這通常需要數(shù)小時(shí)甚至數(shù)天時(shí)間，從而限制了人們識(shí)別自然災(zāi)害等事件、迅速應(yīng)對的能力。

　　在最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)在衛(wèi)星上訓(xùn)練了一個(gè)簡單的模型RaVAEn，以從衛(wèi)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(xué)習(xí)”方法，當(dāng)模型只有幾個(gè)樣本可供訓(xùn)練時(shí)，該方法使模型能夠?qū)W習(xí)最重要的特征，其關(guān)鍵優(yōu)點(diǎn)是可將數(shù)據(jù)壓縮成更小的代表數(shù)據(jù)，使模型得以更高效運(yùn)行。

　　通常，開發(fā)一個(gè)機(jī)器學(xué)習(xí)模型需要幾輪訓(xùn)練，而新模型在約1.5秒內(nèi)就完成了訓(xùn)練階段（使用了1300多張圖像）。當(dāng)團(tuán)隊(duì)利用新數(shù)據(jù)測試該模型的性能時(shí)，其會(huì)在約1/10秒內(nèi)自動(dòng)檢測到云是否存在。

　　研究人員表示，該模型可很好地適應(yīng)不同的任務(wù)，并使用其他形式的數(shù)據(jù)。他們目前打算開發(fā)更先進(jìn)的模型，以自動(dòng)區(qū)別對人類產(chǎn)生重大影響的變化（如洪水、火災(zāi)等）和自然變化（如不同季節(jié)樹葉顏色的變化）。另一個(gè)目標(biāo)是為更復(fù)雜的數(shù)據(jù)，如高光譜衛(wèi)星拍攝的圖像開發(fā)模型，以檢測甲烷泄漏，并應(yīng)對氣候變化。

　　此外，傳統(tǒng)機(jī)載衛(wèi)星傳感器容易受到惡劣環(huán)境條件影響，因此需要定期校準(zhǔn)，而在外層空間使用機(jī)器學(xué)習(xí)有助于克服這一難題。