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地球科學學院楊晨副教授在 《Nature Communications》期刊發表高水平研究論文
發布時間:2020-12-28 08:33:44作者:閱讀次數:

   吉林大學地球科學學院楊晨副教授聯合吉林大學計算機科學與技術學院管仁初教授研究組、中國科學院國家天文臺月球與深空探測重點實驗室歐陽自遠院士團隊,在月球撞擊坑智能識別和年代標定方面取得突破性進展。研究成果以“Lunar impact craters identification and age estimation with Chang'E data by deep and transfer learning(DOI: 10.1038/s41467-020-20215-y)”為題,于2020年12月22日作為亮點文章發表于Nature子刊《Nature Communications》(文章鏈接:https://www.nature.com/articles/s41467-020-20215-y)。目前,研究成果被新華網、中國新聞網、NBC News、Popular Science、German Press Agency、Live Science、US News和CNN Digital等多家新聞媒體采訪和報道。



   月球探測是人類進行太陽系空間探測的歷史性開端,大大促進了人類對月球、地球和太陽系的認識。月球撞擊坑(lunar impact craters)又被稱為“月球化石”,是月球最典型的地貌單元及重要構造形態,占據了大部分月球表面積;它的形成與演化記錄了太陽系的動態歷史過程。月球探測六十年,積累了各種月球數據,包括數字影像、數字高程數據和月球樣品。由專家人工或自動識別的月球撞擊坑數據庫相繼建立。然而,由于識別方式與數據類型的差異性,使得現有數據庫在撞擊坑計數、位置和大小等方面存在一定分歧。月球撞擊坑的有效識別和年代估計對于月球地形地貌、地質構造、月球的地質年齡及航天器著陸點鎖定等至關重要。

    楊晨副教授等研究人員構建了基于遷移學習的深度神經網絡模型,從嫦娥一號(Chang'e 1)與嫦娥二號(Chang'e-2)數據中漸進式的檢測撞擊坑并進一步估計出其地質年齡。109,956個新撞擊坑被識別,數量為公認撞擊坑的十幾倍;18,996個(直徑大于8km)的撞擊坑被標定了地質年代。新撞擊坑與人工識別撞擊坑數據庫一致性高達85.30%,大型撞擊坑和小型撞擊坑假陽性分別為4.49%±0.7%和4.67%±2.1%。從空間分布與對比現有撞擊坑年代學方法證明了其年代標定的可靠性和一致性。這些識別和標定的撞擊坑貫穿于月球中緯度和低緯度地區?;谏疃冗w移學習的撞擊坑數據庫與模型對于月球及行星科學研究具有重要價值,得到了國內外同行的認可和高度評價。
   該項研究工作由吉林大學、中國科學院國家天文臺、意大利特倫托大學(University of Trento)和冰島大學(University of Iceland)課題組合作完成。吉林大學地球科學學院楊晨副教授為論文第一作者和通訊作者。吉林大學計算機科學與技術學院管仁初教授和中國科學院國家天文臺李春來研究員為共同通訊作者。吉林大學計算機科學與技術學院博士研究生趙海士負責完成模型設計與實現。意大利特倫托大學Lorenzo Bruzzone教授和冰島大學的Jon Atli Benediktsson教授為研究提供了大力支持。研究工作獲得中國月球探測計劃——“嫦娥工程”、國家自然科學基金、吉林省科技廳發展計劃等項目聯合資助。


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