Projektbeschreibung
Maschinelles Lernen für robuste Modelle in der Plasmaphysik
Komplexe kinetische Modelle, die durch die Wlassow-Gleichung beschrieben werden, werden in der Plasmaphysik durch den Schließungsprozess vereinfacht, um zu Magneto-Fluid-Modellen zu gelangen. Diese vereinfachten Modelle erfordern zwar weniger Rechenleistung, haben aber ihre Grenzen bei Anwendungen, bei denen Teilchenkollisionen nur selten vorkommen. Im Rahmen des über die Marie-Skłodowska-Curie-Maßnahmen unterstützten Projekts STRIDE wird maschinelles Lernen eingesetzt, um Modelle mit weniger Freiheitsgraden zu erstellen, die kinetische Prozesse für die Umweltmodellierung im Weltraum beschreiben, z. B. die magnetische Rekonnexion. Es wird tiefe neuronale Netze und die Entdeckung von Gleichungen zur Korrektur von Flüssigkeitsmodellen verwenden, die in numerischen Simulationen erprobt werden. Das Projektteam wird sich mit Herausforderungen im Zusammenhang mit der Robustheit von Modellen, der Quantifizierung von Unsicherheiten und der Erzeugung von Extremereignissen befassen. Die trainierten Modelle werden quelloffen zur Verfügung gestellt, um die weitere Forschung zu unterstützen.
Ziel
Plasma physics has seen a long tradition of deriving simplified models such as magnetohydrodynamics through a process known as closure: starting from computationally demanding kinetics and following various analytical approximate schemes resulting in fluid-type models which are less accurate but more tractable. Due to smaller computational footprint these models have found applications in space weather modelling and fusion. The problem is that in many interesting applications, e.g. where collisions between particles are rare, the analytic closures have limitations.
The goal of STRIDE (Systematic Techniques for Robust Inference and Data-driven Explainable closures for plasma) is to use machine learning to construct models with fewer degrees of freedom that describe kinetic processes relevant for Geospace Environmental Modelling (GEM), such as magnetic reconnection. Corrections to fluid-type models will be learned with deep neural networks and equation discovery and tested in numerical simulations. The important challenge involves understanding how such surrogates can be made robust against out-of-distribution shifts (i.e. different physical conditions) and numerical instabilities. Thus the closures will be first trained on data generated by high fidelity physics-based model, e.g. kinetic Particle-in-Cell simulations, for a specific set of parameters and then transfer learning will be applied to a different set of parameters to improve robustness. Uncertainty quantification and the ability to generate extremes will be investigated.
The scientific question to be addressed here include: how can we interpret the trained models using explainable AI, what are the optimal ways of performing transfer learning and fine-tuning on the observational data, are there physical considerations (such as conservation laws or symmetries) that can reduce the costs associated with training such machine learning models? Trained models will be made open-source to foster research.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: Das European Science Vocabulary.
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Schlüsselbegriffe
Schlüsselbegriffe des Projekts, wie vom Projektkoordinator angegeben. Nicht zu verwechseln mit der EuroSciVoc-Taxonomie (Wissenschaftliches Gebiet).
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Programm/Programme
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
Mehrjährige Finanzierungsprogramme, in denen die Prioritäten der EU für Forschung und Innovation festgelegt sind.
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HORIZON.1.2 - Marie Skłodowska-Curie Actions (MSCA)
HAUPTPROGRAMM
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Thema/Themen
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Aufforderungen zur Einreichung von Vorschlägen sind nach Themen gegliedert. Ein Thema definiert einen bestimmten Bereich oder ein Gebiet, zu dem Vorschläge eingereicht werden können. Die Beschreibung eines Themas umfasst seinen spezifischen Umfang und die erwarteten Auswirkungen des finanzierten Projekts.
Finanzierungsplan
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
Finanzierungsregelung (oder „Art der Maßnahme“) innerhalb eines Programms mit gemeinsamen Merkmalen. Sieht folgendes vor: den Umfang der finanzierten Maßnahmen, den Erstattungssatz, spezifische Bewertungskriterien für die Finanzierung und die Verwendung vereinfachter Kostenformen wie Pauschalbeträge.
HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships
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Aufforderung zur Vorschlagseinreichung
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
Verfahren zur Aufforderung zur Einreichung von Projektvorschlägen mit dem Ziel, eine EU-Finanzierung zu erhalten.
(öffnet in neuem Fenster) HORIZON-MSCA-2023-PF-01
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Finanzieller Nettobeitrag der EU. Der Geldbetrag, den der Beteiligte erhält, abzüglich des EU-Beitrags an mit ihm verbundene Dritte. Berücksichtigt die Aufteilung des EU-Finanzbeitrags zwischen den direkten Begünstigten des Projekts und anderen Arten von Beteiligten, wie z. B. Dritten.
3000 LEUVEN
Belgien
Die Gesamtkosten, die dieser Organisation durch die Beteiligung am Projekt entstanden sind, einschließlich der direkten und indirekten Kosten. Dieser Betrag ist Teil des Gesamtbudgets des Projekts.