Nel 2023, la NASA ha collaborato con IBM Research per creare un modello di fondazione geospaziale AI. Addestrato su grandi quantità di dati Harmonized Landsat e Sentinel-2 (HLS) ampiamente utilizzati dalla NASA, il modello fornisce una base per una varietà di studi basati sull’intelligenza artificiale per affrontare le sfide ambientali. In linea con i principi della scienza aperta, il modello è liberamente accessibile a chiunque.

I modelli di base fungono da base di riferimento da cui gli scienziati possono sviluppare una serie diversificata di applicazioni, consentendo soluzioni potenti ed efficienti. "I modelli di base sanno solo quali cose sono rappresentate nei dati", ha spiegato Manil Maskey, responsabile della scienza dei dati presso l'Office of the Chief Science Data Officer (OCSDO) della NASA. "È come un coltellino svizzero:può essere utilizzato per molteplici scopi diversi."

Una volta creato un modello di fondazione, è possibile addestrarlo su una piccola quantità di dati per eseguire un'attività specifica. Ad oggi, l'Interagency Implementation and Advanced Concept Team (IMPACT) insieme ai collaboratori hanno dimostrato le capacità del modello di fondazione geospaziale perfezionandolo per rilevare cicatrici da ustioni, delineare le acque delle inondazioni e classificare le colture e altre categorie di uso del territorio.

A causa delle risorse computazionali necessarie per creare il modello di fondazione iniziale, per il successo era necessaria una partnership. In questo caso, la NASA ha portato i dati e le conoscenze scientifiche, mentre IBM ha portato la potenza di calcolo e l’esperienza nell’ottimizzazione degli algoritmi di intelligenza artificiale. L'impegno condiviso del team nel rendere la ricerca accessibile attraverso i principi della scienza aperta garantisce che il modello possa essere utile al maggior numero possibile di ricercatori.

"Per costruire un modello di fondazione su larga scala, ci siamo resi conto fin dall'inizio che non era fattibile per un'istituzione realizzarlo", ha affermato Maskey. "Tutto ciò che abbiamo fatto sui nostri modelli di base è stato aperto al pubblico, dai dati di pre-addestramento, al codice, alle migliori pratiche, ai pesi dei modelli, alla messa a punto dei dati di addestramento e alle pubblicazioni. C'è trasparenza, quindi i ricercatori possono capire perché alcune cose venivano usate in termini di dati o di architettura del modello."

Sulla scia del successo del loro modello di fondazione geospaziale, la NASA e IBM Research stanno continuando la loro collaborazione per creare un nuovo modello simile per gli studi meteorologici e climatici. Stanno collaborando con l'Oak Ridge National Laboratory (ORNL), NVIDIA e diverse università per dare vita a questo modello.

Questa volta, il set di dati principale sarà l’analisi retrospettiva dell’era moderna per la ricerca e le applicazioni, versione 2 (MERRA-2), un’enorme raccolta di dati di rianalisi atmosferica che spazia dal 1980 ad oggi. Come il modello di fondazione geospaziale, il modello meteorologico e climatico è in fase di sviluppo con un approccio scientifico aperto e sarà disponibile al pubblico nel prossimo futuro.

Per coprire tutti gli aspetti delle scienze della Terra sarebbero necessari diversi modelli di base addestrati su diversi tipi di set di dati. Tuttavia, Maskey ritiene che questi modelli futuri potrebbero un giorno essere combinati in un unico modello completo, portando a un "gemello digitale" della Terra che fornirebbe analisi e previsioni senza precedenti per tutti i tipi di eventi climatici e ambientali.

Qualunque siano le innovazioni che riserva il futuro, i modelli geospaziali e climatici della NASA e dell’IBM consentiranno progressi nella scienza della Terra come mai prima d’ora. Sebbene i potenti strumenti di intelligenza artificiale miglioreranno il lavoro dei ricercatori, la dedizione del team alla scienza aperta aumenta le possibilità di scoperta consentendo a chiunque di mettere in pratica tali strumenti e aprire la strada a una ricerca innovativa per contribuire a una migliore cura del pianeta.