Un nouvel outil d'intelligence artificielle développé par des chercheurs de l'Université d'Hawaï (UH) à Mānoa permet aux scientifiques d'explorer plus facilement les données géoscientes – du suivi de la mer sur Terre à l'analyse des conditions atmosphériques sur Mars.
Appelée l'assistant de données intelligentes (IDEA), le Framework logiciel combine la puissance des modèles de gros langues, comme ceux utilisés dans le chatgpt, avec des données scientifiques, des instructions sur mesure et des ressources informatiques.
En fournissant simplement des questions dans le langage quotidien, les chercheurs peuvent demander à l'idée de récupérer des données, d'exécuter des analyses, de générer des intrigues et même de passer en revue ses propres résultats – en ouvrant de nouvelles possibilités de recherche, d'éducation et de découverte scientifique.
Leur travail est publié dans le Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation.
« Nous avons construit un prototype d'assistant qui permet aux scientifiques de poser des questions en langage simple et de récupérer le code de travail, des explications claires et même des chiffres prêts pour la publication – en quelques minutes », a déclaré Matthew Widlansky, auteur principal de l'étude et directeur associé de l'UH Sea Level Center, qui fait partie de l'Institut coopératif de la recherche marine et atmosphérique à l'École des sciences océaniques et de la technologie.
« Notre objectif était de réduire la barrière entre les données géophysiques et les personnes essayant de la comprendre. »
Widlansky et Nemanja Komar, co-auteurs de l'étude et ingénieur logiciel derrière le projet, ont conçu l'assistant de l'Explorateur de la station – ou la mer, comme on l'appelle au UH Sea Level Center – en tant que prototype construit sur le cadre d'idées plus large.
SEA montre comment le cadre peut être appliqué aux observations mondiales du niveau de la mer, aidant les chercheurs et les étudiants à explorer le changement côtier par les interactions en langage naturel.
« Avec l'assistant de l'Explorateur de station, les utilisateurs n'ont pas besoin d'écrire une seule ligne de code pour analyser les données de la jauge de marée, suivre l'élévation du niveau de la mer ou évaluer l'occurrence des inondations », a déclaré Widlansky.
« Une partie passionnante de ce travail est la facilité avec laquelle le cadre d'idées peut être adapté pour explorer de nouveaux ensembles de données », a ajouté Komar. « Nous nous sommes même passés des enregistrements du niveau de la mer aux tempêtes de poussière sur Mars, juste en modifiant les instructions et la source de données. »
Pourtant, les chercheurs avertissent que les analyses générées par l'IA ne sont pas infaillibles. « Les applications sur la mer et d'autres idées peuvent faire des erreurs, comme mal calculer une tendance », a noté Widlansky. « C'est pourquoi la surveillance humaine reste essentielle – nous construisons des outils pour aider les scientifiques, pas les remplacer. »
Création d'un assistant de données à jauge de marée
Pour construire l'outil Sea, Widlansky et Komar ont connecté un grand service de modèle de langue à partir d'Openai, similaire à ce qui pouvait être le chat de jeu, avec un accès à la lecture à partir de l'archive de données du Centre de Sea Level UH. Ils ont également fourni au modèle des instructions spécifiques au domaine: essentiellement un manuel d'utilisation virtuel pour analyser les données de jauge TIDE. Un environnement informatique sécurisé à UH exécute ensuite n'importe quel code génère par le modèle.
Cette configuration permet à l'assistant d'analyser les observations du niveau de l'eau côtière, d'évaluer les tendances du niveau de la mer et même de décrire les résultats, sans l'écriture du code informatique.
« En incorporant des mesures de jauge TIDE avec un assistant interactif de l'IA expert, nous donnons aux scientifiques et aux étudiants une nouvelle façon d'explorer comment la montée des mers et des inondations à haut niveau affectent les côtes mondiales – aucun logiciel ou capacité de codage spécialisée », a poursuivi Widlansky.
Le travail illustre le rôle d'UH dans la traduction de la recherche avancée en outils pratiques pour la résilience des îles et la formation STEM à Hawai'i.
Expansion des applications pour l'idée
Alors que SEA se concentre sur les données au niveau de la mer, le cadre d'idées sous-jacente est conçu pour fonctionner dans un large éventail de domaines géoscientes. Dans un exemple de l'étude, les chercheurs ont appliqué une idée aux données atmosphériques de Mars – un domaine avec lequel ils n'avaient jamais travaillé auparavant – et ont été surpris par la facilité avec laquelle l'assistant s'est adapté au nouvel ensemble de données avec un simple changement d'instructions et de source de données.
Cette flexibilité est au cœur de la conception de l'idée. En tant que cadre open-source et à usage général, il peut être personnalisé pour différents problèmes de recherche, des prévisions océaniques au changement d'utilisation des terres, voire en science planétaire.
Bien que toujours prototype, SEA est disponible en ligne pour que des scientifiques ou des étudiants universitaires puissent essayer et tester. Les développeurs sont encouragés à explorer le cadre d'idées sur GitHub et à expérimenter avec l'adapter à leurs propres données ou l'utiliser avec d'autres services de modèle de langue importants.
L'équipe accueille les commentaires et la collaboration pour aider à améliorer l'idée et à étendre ses applications scientifiques. Les utilisateurs de la mer et de l'idée peuvent fournir des commentaires en envoyant un e-mail à [email protected].
Pour l'avenir, les chercheurs prévoient d'étendre les capacités et la base d'utilisateurs de l'idée. Les améliorations futures incluent des vérifications automatisées pour réduire les erreurs de traçage, la prise en charge de sources de données supplémentaires et une nouvelle fonctionnalité qui aidera les utilisateurs à créer leurs propres assistants pour d'autres défis géoscientifiques.
Alors que les outils d'IA comme la mer et l'idée continuent d'évoluer, Widlansky et Komar espèrent qu'ils serviront d'accélérateurs de la découverte et de passerelles vers l'exploration scientifique plus accessibles aux étudiants, aux éducateurs et aux chercheurs à Hawai'i et au-delà.
