NSF, Bilgisayarda yeni Expeditions ödüllerini duyurdu

On yıldan fazla bir süre önce, Ulusal Bilim Vakfı'nın Bilgisayar ve Bilişim Bilimi ve Mühendisliği Müdürlüğü (CISE), geçmiş başarıların üzerine inşa etmek ve CISE araştırma ve eğitim topluluğuna iddialı, Gelecek yıllarda alanın geleceğini tanımlayacak temel araştırma gündemleri. Beş yıl boyunca 10 milyon dolara varan seviyelerde finanse edilen Expeditions projeleri, bu dönemde CISE tarafından yapılan en büyük araştırma yatırımlarını temsil etti. Expeditions projeleri, CISE'nin şu anda desteklediği Bilim ve Teknoloji Merkezleri ve Ulusal Yapay Zeka Araştırma Enstitüleri ile birlikte, müdürlüğün merkez ölçekli ödül portföyünün merkezini oluşturuyor.

NSF Bilgisayar ve Yazılımdan Sorumlu Direktör Yardımcısı Margaret Martonosi şunları söyledi: “10 yılı aşkın bir süredir, Expeditions in Computing programı, alanımızın ufuklarını genişletmek, toplumsal faydalar sunmak ve ulusumuzun ekonomisini geliştirmek için bilgisayar bilimi araştırma topluluğunun büyük miktardaki yaratıcılığından yararlandı.” Bilgi Bilimi ve Mühendisliği. “Bu yıl ödüllendirilen projeler şüphesiz önümüzdeki on yıllar boyunca da aynısını yapacak ve muazzam teknolojik ve toplumsal ilerlemeler sağlama potansiyeli ile zorlu araştırma sorunlarının sınırlarını zorlayacak.”

Önceki Expeditions ödülleri, sentetik biyoloji ve davranışsal sinir biliminden bilgisayarlı görü, robot bilimi ve kuantum hesaplamaya kadar geniş bir yelpazedeki konuları kapsıyordu. Bu yıl portföye üç ödül daha eklendi. Bu projeler, temel bilim ve mühendislik ilkelerini birden fazla alanda ilerletmek, yeni teknikler ve araçlar oluşturmak ve motive etmek ve önemli toplumsal değer yaratmak için geniş kapsamlı ve kalıcı etki potansiyeline sahiptir.

Küresel Yaygın Hesaplamalı Epidemiyoloji
Kurşun PI: Madhav Marathe, Virginia Üniversitesi.
İşbirlikçiler: Princeton Üniversitesi, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü, Arizona Devlet Üniversitesi, Indiana Üniversitesi, Virginia Tech, Maryland Üniversitesi, Yale Üniversitesi, Stanford Üniversitesi ve Hastalık Dinamiği, Ekonomi ve Politika Merkezi

Bulaşıcı hastalıklar dünya çapında yılda 13 milyondan fazla ölüme neden oluyor. Küreselleşme, antimikrobiyal direnç, kentleşme ve ekolojik baskılarda ortaya çıkan eğilimler küresel salgın riskini artırdı. Mevcut koronavirüs salgını ve onun potansiyel küresel sosyal, sağlık ve ekonomik etkileri, insan ırkının yüzleşmeye devam ettiği sorunun ciddi bir örneği olarak hizmet ediyor. Hesaplama ve veri bilimi, bu hastalık belirleyicilerinin altında yatan karmaşıklıkları yakalayabilir ve gerçek zamanlı epidemiyolojide devrim yaratabilir; binlerce yıldır insanlığı rahatsız eden bulaşıcı hastalıkların küresel yükünü azaltmanın temelden yeni yollarına yol açabilir. Bu Keşif gezisi projesi Yenilikçi bilgi işlem ve veri bilimi tekniklerini geliştirerek küresel bulaşıcı hastalık hesaplamalı epidemiyolojisinin yeni uygulamalarını mümkün kılacak. Multidisipliner ekip, salgınları ve bu salgınları kontrol edebilecek veya katkıda bulunabilecek sosyal etkileşimleri simüle etmek için hesaplamalı teori, yapay zeka, makine öğrenimi ve sosyal bilimlerden araçlardan yararlanmayı amaçlıyor. Bu proje aracılığıyla geliştirilen araçlar, karar vericilere yeni analitik yetenekler sağlayabilir ve salgın planlaması ve müdahalesi için bilime dayalı karar alma sürecini potansiyel olarak iyileştirebilir.

Dünyayı Kodla Anlamak
Kurşun PI: Armandao Solar-Lezama, Massachusetts Teknoloji Enstitüsü
İşbirlikçiler: Pensilvanya Üniversitesi, Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü, Rice Üniversitesi, Teksas Üniversitesi, Austin ve Stanford Üniversitesi

Bilimin hemen hemen her alanında artık büyük miktarlarda veri yakalamak mümkün. Bu, makine öğreniminin bilimsel keşiflerde giderek daha önemli bir rol oynamasına yol açtı; örneğin, ilginç olayları belirlemek için büyük miktarda veriyi eleyerek. Ancak modern makine öğrenimi teknikleri, verilerle tutarlı hipotezler tasarlamak veya bu hipotezleri test etmek için yeni deneyler hayal etmek gibi kritik görevler için pek uygun değildir. Bu Keşif gezisi ödülü verilerden bilimsel teoriler üretme sürecini otomatikleştirmeye yardımcı olabilecek yeni öğrenme teknikleri geliştirmeyi amaçlamaktadır. Aslında proje ekibi, bilim adamlarının halihazırda elle yazdıkları modellere çok daha fazla benzeyen kodlu modeller üretebilecek öğrenme teknikleri geliştirmeyi amaçlıyor. Ekip, çalışmalarını önemli etki potansiyeli olan dört araştırma alanına dayandırdı: organik kimya, biyokimya, bilişsel bilim ve davranışsal modelleme ve bilgi işlem sistemleri. Makine öğrenimi, organik bileşiklerin özelliklerinin tahmin edilmesi, karmaşık sosyal aktivitelerin tanınması ve bilgisayar performansının modellenmesi de dahil olmak üzere tüm bu alanlarda halihazırda değer göstermektedir. Ancak ekibin teknikleri, bilim adamlarının kara kutu tahminlerinden verilere yol açan süreçleri daha derinlemesine anlamalarına yardımcı olarak tüm bu alanlarda dönüştürücü bir etkiye sahip olabilir. Bu proje, verilere yol açan birçok gerçek dünya uygulama alanında yer alan karmaşık süreçlerin anlaşılmasını keşfetme sözü veriyor. Bu daha derin anlayış, daha verimli ilaç keşfinden bilişin daha iyi anlaşılmasına dayanan gelişmiş öğretim yöntemlerine kadar önemli katkılara yol açabilir.

Tutarlı Ising Makineleri (CIM'ler)
Kurşun PI: Hideo Mabuchi, Stanford Üniversitesi
İşbirlikçiler: Caltech, Cornell Üniversitesi, Üniversiteler Uzay Araştırmaları Derneği

Maliyetleri en aza indirmekten verimliliği en üst düzeye çıkarmaya kadar, zor bir problemi bir optimizasyon çerçevesi kullanarak formüle etmek, hesaplamada sıklıkla kullanılan bir yaklaşımdır. Bununla birlikte, çoğu optimizasyon probleminin çözümlerinin çözülmesi, problem boyutu arttıkça katlanarak daha fazla zaman alır. Bu nedenle, bu zorlukların üstesinden gelmeye yönelik etkili algoritmalar ve özel teknikler, lojistik ve robotikten malzeme mühendisliği ve ilaç tasarımına kadar uzanan uygulama alanları için çok önemlidir. Bu Keşif gezisi ödülü Bir dizi optimizasyon problemini çözmek için Tutarlı Ising Makineleri (CIM'ler) adı verilen alışılmadık bilgi işlem mimarilerinden yararlanır. CIM'ler Moore Yasası sonrası dönemde bilgisayar mühendisliği fikirlerini test etmek için bir platform sağlar. Yeni nesil CIM'ler aynı zamanda birçok alanda yapay zeka (AI) yeteneklerinde önemli pratik ilerlemeler sağlama konusunda da büyük umut vaat ediyor. Ayrıca bu makinelerin kullandığı alışılmadık bellek formatı, yeni kuantum bilgi teknolojilerine giden yolu açabilir.

Expeditions baş program direktörü Mitra Basu, “Bu üç ödül CISE'nin Expeditions portföyünü zenginleştirecek” dedi. “Önerilen araştırma temel nitelikte olmasına rağmen en son konuları ele alıyor. Projeler en sinir bozucu optimizasyon sorunlarından bazılarını ele alacak, toplumun karşı karşıya olduğu acil bir ihtiyacı ele alacak ve bilimsel keşiflerde devrim yaratacak.”