La NASA a financé cinq nouveaux projets pour développer des outils et des technologies afin de rendre les énormes ensembles de données scientifiques de la Terre de l'agence plus accessibles et conviviaux.

Se réveiller. Allumez l'ordinateur portable. Commencez à traiter les données aéroportées des forêts Adirondack à New York. Faire du café. Prendre le petit déjeuner. Attachez la ceinture de sécurité de l'ordinateur portable ouvert sur le siège du passager pendant qu'il continue à croquer les chiffres. Se rendre au travail.

C'était la routine matinale de Sara Lubkin en tant que scientifique en début de carrière au Goddard Space Flight Center de la NASA à Greenbelt, Maryland. Une fois au travail, elle utiliserait son ordinateur de bureau, tandis que son ordinateur portable a passé avec diligence les 12 heures suivantes à traiter les données des instruments aéroportés pour obtenir les informations pertinentes dont elle avait besoin pour étudier les ravageurs envahissants des pruches.

Visualisation de la Terre

Les ensembles de données des sciences de la Terre de la NASA fournissent différentes perspectives et informations sur notre planète, comme on le voit ici dans cette visualisation des données des observations de l'ouragan Matthew en octobre 2016.Crédits :Studio de visualisation scientifique de la NASA

"Je ne suis pas informaticien, Je suis un scientifique de la Terre, " dit Lubkin, qui travaille maintenant comme responsable de programme pour l'Advanced Collaborative Connections for Earth Systems Science de la NASA Earth Science Data Systems, ou programme ACCÈS. Mais son expérience de chercheuse n'est pas unique.

Passer beaucoup de temps à simplement mettre les données de la science de la Terre sous une forme utilisable pour l'analyse est une situation courante pour les chercheurs travaillant avec les grands ensembles de données provenant du terrain de la NASA, missions aéroportées et satellites. Téléchargement de fichiers volumineux, convertir les formats de données, localiser les mêmes zones d'étude dans plusieurs jeux de données, écrire du code pour distinguer différents types de terres dans une image satellite - ces types de tâches consomment du temps que les scientifiques préféreraient utiliser pour analyser les informations réelles contenues dans les données.

C'est là qu'intervient le programme ACCESS. Intégré à la division Earth Science Data Systems depuis 2005, ACCESS trouve des moyens innovants de rationaliser ce temps de traitement fastidieux. Le programme finance des projets de recherche de deux ans pour améliorer la gestion des données en coulisses et fournir des ensembles de données et des services prêts à l'emploi aux scientifiques, dit Lubkin.

En juin, La NASA a sélectionné cinq équipes de la NASA, les chercheurs universitaires et commerciaux en informatique de la série de soumissions 2017 dans une gamme de projets qui utiliseront l'apprentissage automatique, l'informatique en nuage et des capacités de recherche avancées pour développer des outils permettant d'améliorer la gestion en arrière-plan de certains ensembles de données de la NASA.

"Nous investissons continuellement dans le développement et l'évaluation des technologies les plus récentes pour améliorer les systèmes de données scientifiques, " a déclaré Kevin Murphy, directeur de programme pour les systèmes de données des sciences de la Terre de la NASA au siège de la NASA à Washington. Mais plus que ça, ils veulent s'assurer que les outils et la technologie aident les vrais scientifiques à résoudre les vrais problèmes.

Chaque projet ACCESS implique des scientifiques de la Terre et des informaticiens du début à la fin, dit Murphy. "Avec le programme ACCÈS, nous essayons vraiment de comprendre, par exemple, comment fonctionnent les courants océaniques, mais nous essayons de le faire maintenant avec des données si volumineuses que nous avons besoin d'une équipe d'experts qui peuvent travailler ensemble pour résoudre les questions de big science et de big data."

Les projets compléteront la gestion des données, distribution et autres services fournis par le système de données et d'information du système d'observation de la Terre (EOSDIS), qui gère et stocke les données de la NASA collectées à partir des satellites d'observation de la Terre, aéronefs et campagnes sur le terrain. EOSDIS dispose de 12 centres de données et d'archives interconnectés situés à travers les États-Unis, qui sont organisés par discipline. Actuellement, ces centres hébergent 26 pétaoctets d'ensembles de données de la Terre, soit 26 millions de gigaoctets, ou assez de données pour avoir besoin de 52, 000 ordinateurs chacun avec 500 gigaoctets d'espace de stockage. Ce nombre devrait atteindre 150 pétaoctets d'ici cinq ans avec le lancement de nouveaux satellites.

"Les données satellites sont des mégadonnées, " a déclaré Jeff Walter, l'un des chercheurs principaux d'ACCESS 2017 et ingénieur en chef pour les services de données scientifiques au centre de données scientifiques atmosphériques du centre de recherche Langley de la NASA à Hampton, Virginie. "C'est très complexe et parfois difficile à utiliser, même pour les utilisateurs experts. En plus du volume, ce qui rend difficile l'acquisition par les utilisateurs, stocker et gérer, il y a aussi la complexité du format et du contenu. Les utilisateurs doivent souvent passer beaucoup de temps à comprendre comment les données sont organisées et ce que représentent les différents paramètres."

Le projet de Walter est l'un des trois qui utiliseront le cloud computing pour atténuer les problèmes de téléchargement et de stockage pour les utilisateurs. À partir de deux jeux de données atmosphériques, son équipe développera également un moyen de convertir les formats de données satellitaires en formats lisibles par un logiciel commercial de système d'information géospatiale (SIG).

"Notre projet vise à réduire la barrière à l'entrée pour une nouvelle communauté d'utilisateurs potentiels qui pourraient trouver de nouvelles façons d'utiliser ces données, et qui sont plus familiers avec les types d'outils SIG, " dit Walter.

Les deux autres projets de cloud computing développeront des outils de traitement et d'analyse open source, dont un conçu pour les ensembles de données océaniques. Un quatrième projet utilisera l'apprentissage automatique pour détecter les changements au fil du temps dans les observations terrestres, à commencer par la détection des glissements de terrain, inondations et soulèvements causés par l'activité volcanique. Le cinquième projet développera une méthode automatisée pour aligner des ensembles de données qui observent le même emplacement afin que les chercheurs puissent combiner plus d'un type d'informations sur un lieu.

À la fin, les chercheurs d'ACCESS travailleront en étroite collaboration avec les équipes d'EOSDIS pour intégrer leurs avancées dans les opérations quotidiennes des centres de données. Une fois ces nouveaux outils en place, c'est à ce moment-là que la puissance réelle des ensembles de données scientifiques de la Terre ouverts et disponibles gratuitement peut s'épanouir, selon Murphy. Les données faciles à utiliser signifient qu'elles sont entre les mains des décideurs, organisations non-gouvernementales, les scientifiques qui étudient les applications connexes et les chercheurs dans différents domaines qui peuvent en avoir de nouvelles utilisations.

« Quand vous rendez ces produits ouverts et accessibles, vous avez beaucoup d'imprévus, bonnes conséquences scientifiques, " Murphy a dit, citant des exemples qui incluent la détection du mouvement des eaux souterraines depuis l'espace, détection rapide des feux de forêt et utilisation de veilleuses pour étudier la consommation d'énergie humaine. "La NASA a beaucoup d'informations très précieuses, et le programme ACCESS essaie vraiment d'aider les scientifiques non seulement à répondre aux questions scientifiques primaires, mais aussi à nous aider à comprendre notre environnement et à planifier notre avenir. »