Streszczenie projektu MARS

Celem projektu jest opracowanie prototypu systemu symulacyjnego umożliwiającego planowanie terratransformacji Marsa. Proces ten wymaga opracowania systemu realizującego niezwykle  złożone symulacje numeryczne z wykorzystaniem wieloźródłowych danych i modeli  planetarnych. System ten będzie służył do wariantowych analiz terratransformacji planety, m.in.  poprzez rozważane w literaturze roztopienie czap lodowych, rozpylenie gazów cieplarnianych  itp. W pierwszym etapie w ramach wnioskowanego Projektu, uwaga zostanie skupiona na  analizie interakcji atmosfery z powierzchnią terenu Marsa (burze pyłowe, sublimacja i  resublimacja lodu, generacja wyładowań w atmosferze). Zaproponowane zostaną też metody  wykorzystania modeli przestrzennych fragmentów planety w celu wyboru terenów optymalnych  dla różnych sposobów zagospodarowania np. wytyczania szlaków komunikacyjnych i  wspomagania systemów lokalizacyjno-nawigacyjnych. Badania prowadzone będą wspólnie z  Grupą Marsjańską Międzywydziałowego Programu Badań Planetarnych Uniwersytetu  Jagiellońskiego oraz Institut de Planétologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG) - Université  Grenoble Alpes. Partnerzy będą finansowani z niezależnych źródeł, utworzą jednak wspólne  repozytorium danych, modeli i narzędzi informacyjnych, wspólnie będą także ubiegali się o  granty europejskie H2020 oraz ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej).

W ramach realizacji projektu zrealizowane zostaną cztery, wzajemnie zintegrowane, zadania badawcze. W pierwszej fazie opracowany zostanie, wykorzystujący metody ML, system analizy  wieloźródłowych danych satelitarnych (spatial big data), umożliwiający tworzenie  wielkoskalowych modeli rzeźby terenu Marsa. Opracowanie systemu klasyfikacyjnego (zadanie  2) wykorzystującego deep learning, wieloźródłowe dane i modele będące wynikiem zadania 1  oraz pomiary planetarne realizowane przez łaziki marsjańskie Opportunity (misja Mars  Exploration Rover) oraz Curiosity (misja Mars Science Laboratory) umożliwi automatyzację  procesu klasyfikacji form terenowych na Marsie. Finalnym etapem realizacji projektu będzie  opracowanie w ramach zadania 3 systemu symulacyjnego wykorzystującego zgromadzone dane,  formy terenowe, globalne modele atmosfery (opracowane przez UJ i IPAG) do analizy procesów  potencjalnej terratransformacji Marsa. W systemie symulacyjnym wykorzystana zostanie m.in.  idea globalnego automatu komórkowego (CA) o heksagonalnych polach podstawowych i  zróżnicowanej rozdzielczości. Elementem działania CA będzie zastosowanie algorytmów  genetycznych i testowanie (dzięki mocy obliczeniowej i funkcjonalności cyberinfrastruktury  CENAGIS PW) scenariuszy transformacji Marsa obejmujących obszar całej planety w geologicznej skali czasu. Zadaniem uzupełniającym całokształt projektu jest opracowanie metodyki wizualizacji obiektów zjawisk i procesów odniesionych przestrzennie do powierzchni Marsa z wykorzystaniem metod rzeczywistości wirtualnej (VR).

Ze względu na ogromny wolumen wykorzystywanych danych pochodzących zarówno z orbiterów marsjańskich (MRO, HiRISE, CTX, MOLA), jak i łazików oraz złożone metody przetwarzania  danych odniesionych przestrzennie do powierzchni Marsa, realizacja wszystkich zadań  projektowych wymaga opracowania i zastosowania innowacyjnych algorytmów analizy  informacji i ekstrakcji wiedzy przestrzennej. Do realizacji zadania niezbędna jest zróżnicowana  wiedza informatyczna/geoinformatyczna, głównie w zakresie sztucznej inteligencji, spatial data  mining, obrazowania przestrzennego i modelowania matematycznego, pracowników  naukowych Wydziałów WEiTI i GiK PW oraz specjalistyczna wiedza partnerów zewnętrznych (z  zakresu nauk planetarnych). Efektem realizacji projektu będą trzy artykułu naukowe 140+  (planowana jest co najmniej jedna publikacja 200 pkt.), pogłębienie współpracy  interdyscyplinarnej i międzynarodowej oraz europejskie wnioski projektowe.