В ИСЗФ СО РАН разработана система SIMuRG, позволяющая использовать данные глобальных навигационных спутниковых систем для изучения околоземного космического пространства

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 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 5000 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.

Юрий Ясюкевич рассказал, что требования и проект системы SIMuRG разработаны, программное обеспечения для сбора, хранения и первичной обработки с учетом больших объемов данных написано «с нуля». Приобретено также оборудования для хранения и обработки данных, разработана 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, — отметил Юрий Ясюкевич. – И 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 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, и 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 особенно 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 их правильно интерпретировать. Так что значение системы, разработанной моими молодыми коллегами, трудно переоценить. Это передовой край сегодняшней науки.