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用数据科学救火

加州大学圣地亚哥分校将洛斯阿拉莫斯研究人员带到校园,进行为期五年的联合任命

加利福尼亚州森林峡谷附近的野火正在燃烧。

2020年8月,加利福尼亚州森林峡谷附近的复杂野火燃烧(cr:美国农业部太平洋西南林业局)

加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)宣布与洛斯阿拉莫斯国家实验室(Los Alamos National Laboratory)联合任命资深科学家罗德曼·林恩(Rodman Linn)在Halıcıoğlu数据科学研究所(HDSI)担任为期三年的职位。Linn的专长在于解决和建模涉及复杂的热、机械和流体动力学系统的问题,包括野火行为。这是洛斯阿拉莫斯大学首次与该地区的国家实验室进行联合任命,也是洛斯阿拉莫斯大学和加州大学校园之间的第一个联合任命项目。

国家实验室由能源部(DOE)在战后时期创建,用于解决大规模,复杂的研究和发展挑战,多学科方法强调将基础科学转化为创新,这一目标与加州大学圣地亚哥分校通过多学科研究改变生活和社会的目标非常一致。加利福尼亚大学是美国能源部在洛斯阿拉莫斯管理和运营合同的合作伙伴,自1943以来,它一直扮演着重要角色。

加州大学圣地亚哥分校校长Pradeep K. Khosla说:“与多个研究机构的伙伴关系和合作可以获得广泛的好处。”“通过汇集Halıcıoğlu数据科学研究所的数据科学专业知识和洛斯阿拉莫斯国家实验室的热学专业知识,我们将利用我们的集体技能和知识,开发更好的野火预测和建模。共同的发现将有助于减轻严重野火的灾难性影响,这些野火日益威胁到全球各地的社区。”

尽管加州大学附属国家实验室和加州大学校园之间的联合任命的兴趣可以追溯到几十年前,但2020年南方中心的建立帮助实现了这一目标。该中心是由五个南加州大学校区和三个加州大学附属国家实验室组成的联合体,旨在创建一个合作网络,以加强研究伙伴关系和教育,并支持三个实验室的劳动力管道。

洛斯阿拉莫斯领导层,包括国家安全教育中心执行顾问艾伦·赫德,与加州大学圣地亚哥分校负责研究的副校长桑德拉·布朗和高级副校长米罗斯拉夫·克斯蒂克合作,开发了一种单一雇主、双重任命模式,使联合任命尽可能顺利进行。

罗德林

洛斯阿拉莫斯国家实验室高级科学家罗德·林恩

Linn首先于2019年开始与圣地亚哥超级计算机中心(SDSC)首席数据科学官、HDSI创始研究员Ilkay Altintas交谈。他们意识到协作工作可能会扩大他们各自独立进行的研究。

Altintas还是SDSC网络基础设施平台WIFIRE的主管,该平台集成了数据系统,以帮助监测、预测和缓解野火。林恩加入该实验室,担任WIFIRE项目消防科学副主任。历史上,WIFIRE一直专注于火灾响应和数据集成,以支持决策者使用实时数据模型,但现在他们正在考虑如何使用新的数据模型来支持更主动的火灾管理方法,包括规定的烧伤。

利用HDSI学生和教师的技能和才能,还提供了一种利用数据科学解决野火的新方法。HDSI旨在将加州大学圣地亚哥分校的教师和研究人员、行业合作伙伴和其他专业人士聚集在一起,以识别问题并提供现实世界的解决方案,以解决我们最关键的挑战。

Altintas表示:“我们正在培训和整合学生,使他们参与我们在数据管理、可扩展计算、火灾探测深度学习和公用设施野火缓解等领域的研发工作。”。“我们还与学生和教师合作,在跨境开展工作。”

以火救火

规定烧伤或控制烧伤是控制野火的关键工具。规定的燃烧是为了减少发达地区附近的危险燃料负荷,管理景观和恢复自然林地。除了清除燃料,规定的火灾还可以减少入侵物种,增加生物多样性。

然而在过去的一个世纪里,它们的使用已经减少了。因此,植被和死亡物质堆积过多,在野火中充当燃料,通常会增加强度和规模。现在,需要清理这些堆积物,重新平衡生态系统。

为了有效控制燃烧并优化其使用,森林管理需要了解燃料、土地面积和环境条件在火灾中如何共同作用,以及如何解释和控制变量。在这里,Altintas和Linn的工作将通过数据集成、分析和计算机建模结合在一起。

数据也将用于人员配置和资源分配。例如,通过正确的规划和计算机建模,管理团队可以评估任何一天的风况。如果计划在一个地块进行燃烧,但风力条件不利,可以将资源部署到另一个条件较好的地块。

林恩指出:“我们的期望是,通过帮助决策者和指定的消防管理人员决定今天何时、何地以及如何安全有效地燃烧,我们可以减少明天发生灾难性火灾的可能性。”

HDSI和洛斯阿拉莫斯之间的联合任命为期五年,可选择续约。该大学希望在未来与洛斯阿拉莫斯和其他国家实验室建立更多的联合预约,以加速对社会产生积极影响的研究发展。

布朗副校长表示:“将加州大学圣地亚哥分校和我们国家实验室最聪明的人才聚集在一起,有潜力更有效地应对复杂的全球挑战,加快发现和创新,从而改善世界各地的生活。”

洛斯阿拉莫斯的副主任John Sarrao对此表示赞同,并补充道:“几十年来,洛斯阿拉莫斯和加州大学圣地亚哥分校之间的合作一直是大量知识贸易和人才发展的源泉。新的联合任命计划有望加强这种关系。”


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