Українці перемогли у космічному хакатоні NASA

Команда українських фахівців Storm Prophet обійшла 58 000 учасників по всьому світу та виграла хакатон NASA Space Apps Challenge, який проходив у жовтні 2023 року. Storm Prophet отримали запрошення на відвідання NASA в США.

Український Full Stack Developer і локальний організатор хакатону від міста Київ Роман Малкевич разом з представниками команди розповіли dev.ua, як за дві доби учасники розробили проєкт та поділились деталями, що може «Оракул» у прогнозуванні космічних геомагнітних штормів.

Доленосна зустріч

Костяк команди, а саме Анастасія Лукʼяненко, Максим Копистко та Євген Татаринов, познайомились між собою в жовтні 2022 року.

Після чергового щорічного хакатону місцевий організатор Роман Малькевич запропонував влаштувати нетворкінг між учасниками з різних команд. А в кінці вересня 2023 року вирішили взяти участь у всесвітньому хакатоні, який влаштовує NASA.

Що таке «Оракул космічної погоди»

Ідею створити інструмент з передбачення геомагнітних штормів запропонувала команді Анастасія Лукʼяненко, експертка з роботі з нейромережами та одна з організаторів у Storm Prophet.

Після недовгих дискусій учасники зупинилися на «Оракулі космічної погоди», який може допомогти у попередженні можливих технічних проблем, таких як виходи з ладу електромереж і супутникових систем, за допомогою вивчення сонячної активності та інших даних міжпланетного простору.

За умови надійної роботи космічна метеостанція Національного управління океанічних і атмосферних досліджень (NOAA) Deep Space Climate Observatory (DSCOVR) може вимірювати силу та швидкість сонячного вітру в космосі, що дає змогу учасникам хакатону прогнозувати геомагнітні бурі на Землі.

Проте DSCOVR продовжує працювати після завершення свого очікуваного терміну служби та виробляє випадкові збої, які самі по собі можуть бути індикаторами космічної погоди. Саме «необроблені» дані DSCOVR — розломи та інше — українці використали для прогнозування геомагнітних штормів на Землі.

«Оракул» заснований на мережах LSTM, розширеній попередній обробці даних, ранній зупинці та перестановці, що має важливе значення для точного прогнозування рівня геомагнітних бур. Учасники використовували час шторму збурення (DST) як індикатор рівня шторму, а продуктивність моделі оцінювали з точки зору її здатності передбачати значення літнього часу.

Аналіз важливості ознак перестановки дав цінну інформацію про важливість вхідних функцій для створення точних прогнозів. Великим досягненням нашого проєкту є скорочення даних L1 за допомогою аналізу та логіки. Також учасники провели дослідження аномалій у вихідних даних для пошуку можливих закономірностей, пов’язаних із сонячною активністю. Модель представлена на сайті.

Про команду

У Storm Prophet 6 учасників:

• Євген Татаринов — кандидат фізико-математичних наук та програміст,
• Анастасія Лукʼяненко — експертка з машинного навчання,
• Максим Копистко — подкастер та проєктний менеджер,
• Вадим Лозовський — астрофізик та програміст,
• Вадим Кузьмичов — програміст баз даних,
• Андрій Солов’єнко — фулстек-розробник та бакалавр зі статистики.

Максим займався відео та монтажем, а також захистом проєкту перед суддями. Євген був координатором та «обличчям команди», а також спрямовував хід думок під час роботи та коротких брейн-штормів, бо має досвід в роботі з математичними моделями. Костянтин взяв на себе роль перевірки інших нейромереж по роботі з даними, Вадим та Анастасія досліджували роботу з Long Short-Term Memory (LSTM) нейромережею, а Андрій займався побудовою сайту для ілюстрації роботи моделі.

Процес створення «Оракулу»

Проєкт фахівці реалізували за перший день хакатону. Анастасія тренувала та оптимізувала нейромережу, а Вадим аналізував кореляцію в роботі приладів та сонячними штормами, щоб зробити висновки по наявності аномалій.

Десь в середині дня паралельно із розробкою сайту, Андрій намагався оптимізувати дані для більш ефективного навчання нейромережі, і врешті йому вдалося скоротити обсяг даних на два порядки, що дозволило пришвидшити роботу в рази. Замість 5–7 годин модель тренувалась за пів години, при цьому не втрачаючи точності.

Також Андрій знайшов дані від обсерваторії в Кіото для оцінки роботи нейромережі. Костя обробляв дані для моделі LSTM та проводив детальне тестування, а Анастасія аналізувала найбільш значущі параметри системи та покращувала точність прогнозу. В підсумку вони досягли значення 95–98% по щохвилинному прогнозу на 14 годин та 90–95% по щогодинному прогнозу на місяць.

За пропозицією Максима учасники додали до сайту відомий протокол обміну даних RSS, щоб будь-хто міг підписатися до оновлень на космічну погоду.

Саме описом проєкту вони займалися на другий день хакатону, а також відеозйомкою, пітчингом та презентацією проєкту.

Перші! 

У день презентації проєкту в жовтні Storm Prophet посіла перше місце серед команд в Києві. Але тільки в кінці листопада учасники дізналися, що потрапили в короткий список із 40 команд серед яких і розігрують призи.

У кінці січня до Storm Prophet надійшли листи, що їх обрали переможцем в одній з 10 категорій, а саме —  використання даних. Тепер на команду чекає запрошення на саму поїздку в Вашингтон на нагородження влітку.

Про хакатон

Підписуйтесь на нас в Telegram: тут найцікавіші аерокосмічні новини!