Novel approaches to geospace particle transfer in the digital age: Progress through data science
Notice bibliographique
Résumé
The magnetosphere, ionosphere and thermosphere (MIT) act as a coherently integrated system (geospace), driven in part by solar influences and characterized by variability and complexity. Among the most important and yet uncertain aspects of the geospace system is energy and momentum coupling between regions, which is, in part, accomplished by the transfer of charged particles from the magnetosphere to the ionosphere in a process known as particle precipitation, and in the opposite direction by ion outflow. Both processes are inherently multiscale and manifest the variabilities and complexities of the geospace system. Despite the importance of the transfer of particles, existing models are increasingly ill-equipped to provide the specification necessary for the growing demand for geospace now- and forecasts. Due to recent trends in the availability of data, we now face an exciting opportunity to progress particle transfer in geospace through the intersection of traditional approaches and state-of-the-art data-driven sciences. We reveal novel particle transfer models utilizing machine learning (ML), present results from the models, and provide an evaluation of their capabilities including comparisons with observations and the current ’state-of-the-art’ models (e.g., OVATION Prime for particle precipitation and the Gamera-Ionosphere Polar Wind Model for ion outflow). We detail the data wrangling required to utilize the available geospace observations to make progress on the long-standing challenge of particle transfer and place specific emphasis on the discovery possible when ML models are appropriate and robustly interrogated in the context of physical understanding. Our presentation helps illustrate the trends in the application of data science in space science.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,008 | 0,029 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,003 | 0,005 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,005 |
| Communication savante | 0,008 | 0,020 |
| Science ouverte | 0,004 | 0,005 |
| Intégrité de la recherche | 0,003 | 0,007 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,003 | 0,001 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».