A medida que aumentan los fenómenos meteorológicos extremos en todo el mundo debido al cambio climático, también aumenta la necesidad de realizar más investigaciones sobre el calentamiento de nuestro planeta. Para la NASA, la investigación climática incluye no sólo realizar investigaciones sobre estos fenómenos sino también capacitar a investigadores externos para que hagan lo mismo.
Los esfuerzos de inteligencia artificial (IA) de la agencia son una herramienta poderosa para lograr estos objetivos.
En 2023, la NASA se asoció con IBM Research para crear un modelo geoespacial básico de IA. El modelo se basa en un gran volumen de datos armonizados ampliamente utilizados por la NASA de los satélites Landsat y Sentinel-2 (HLS), lo que proporciona la base para muchos estudios que utilizan inteligencia artificial para resolver problemas ambientales. De acuerdo con los principios de la ciencia abierta, este modelo está disponible gratuitamente para todos.
Los modelos centrales proporcionan la base sobre la cual los investigadores pueden desarrollar una variedad de aplicaciones para crear soluciones eficientes y efectivas. «Los modelos básicos sólo saben lo que se representa en los datos», explica Manil Masky, director de ciencia de datos de la Oficina del Director Científico de la NASA (OCSDO). «Es como una navaja suiza: puedes usarla para muchos propósitos diferentes».
Una vez que crea un modelo base, puede entrenarlo con una pequeña cantidad de datos para realizar una tarea específica.
Hasta la fecha, el Equipo Interdisciplinario de Implementación y Conceptos Avanzados (IMPACT) y sus colaboradores han demostrado las capacidades del modelo geoespacial, adaptándolo para detectar cicatrices de quemaduras, delinear inundaciones de agua, clasificación de cultivos y otras categorías de aplicaciones.
El acuerdo de la NASA con IBM
Debido a que se requieren recursos computacionales para crear el modelo base inicial, se requiere colaboración para lograr el éxito. En este caso, la NASA proporciona los datos y el conocimiento científico, e IBM proporciona la potencia informática y la experiencia para optimizar los algoritmos de inteligencia artificial. El compromiso compartido del equipo de compartir los resultados de la investigación a través de principios de ciencia abierta garantiza que su modelo será útil para la mayor cantidad de investigadores posible.
«Para construir un modelo básico a escala, inmediatamente nos dimos cuenta de que no se podía construir en una sola organización», dijo Muskey. “Todo lo que hacemos con nuestros modelos base está abierto al público, desde los datos previos al entrenamiento, el código, las mejores prácticas, los pesos del modelo, la configuración de los datos de entrenamiento y las publicaciones. «Se proporciona transparencia para que los investigadores puedan rastrear por qué se utilizan ciertas cosas en el contexto de una arquitectura o modelo de datos».
Tras el éxito del modelo geoespacial, la NASA e IBM Research continuaron colaborando para crear un modelo nuevo y similar para la investigación meteorológica y climática. Están colaborando con el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL), NVIDIA y varias universidades para darle vida a este modelo.
Esta vez, el conjunto de datos principal será el Análisis Retrospectivo de la Era Moderna para Investigación y Aplicaciones, versión 2 (MERRA-2), un conjunto de datos de reanálisis atmosférico masivo que cubre el período comprendido entre 1980 y el presente. Al igual que los modelos geoespaciales, los modelos meteorológicos y climáticos se desarrollan utilizando métodos científicos abiertos y estarán disponibles públicamente en un futuro próximo.
Para cubrir todos los aspectos de la geociencia, necesitará algunos modelos básicos entrenados en diferentes tipos de conjuntos de datos. Sin embargo, Muskie cree que algún día estos modelos futuros podrían combinarse en un modelo integral, creando un «gemelo digital» de la Tierra que proporcionaría análisis y predicciones sin precedentes sobre todo tipo de fenómenos climáticos y ambientales.
Independientemente de las innovaciones futuras, los modelos climáticos y geoespaciales centrales de la NASA e IBM harán avanzar las ciencias de la Tierra como nunca antes.
Si bien las potentes herramientas de IA mejorarán el trabajo de los investigadores, el compromiso del equipo con la ciencia abierta ampliará los descubrimientos, permitiendo a todos poner estas herramientas en práctica y allanando el camino para investigaciones innovadoras que ayuden a cuidar mejor el medio ambiente del planeta.
Para obtener más información sobre la ciencia abierta en la NASA, visite: https://science.nasa.gov/open-science
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