AI Meets

Earth & environmentAL Science-지구환경과학-地球環境科學

session 1 [11/07 Thu]

[Checking Session Timetable]

Speaker: Lee, Sang-Mook (이상묵, smlee@snu.ac.kr, home)

이상묵 교수는 바다 속 지구 내부를 연구하는 해양지구물리학자이다. 86년 서울대 자연대 해양학과를 졸업하고 95년 미국 MIT/Woods Hole 해양연구소에서 동태평양 중앙해령에 관한 연구로 박사학위를 받았다. 그 이후 전세계 대양연구에 헌신하며 주로 바다에서 관측데이터를 획득하는 일을 하였으나 2006년 학생들을 데리고 미국 캘리포니아에서 지질탐사를 하던 도중 운전하는 차량이 전복하여 목 아래가 완전 마비되는 중증 장애인이 되었다. 그 이후 계산과학에 매진하였고 현재 서울대 학부 계산과학연합전공과 대학원 계산과학협동과정에 전공주임으로써 수치해석부터 컴퓨터프로그래밍과 데이터과학까지 망라하는 교육을 맡고있다. 서울대 계산과학 프로그램은 과학계산(Scientific Computation)에 중점을 맞추고 있어 일반 공대에서 지향하는 컴퓨터교육과는 차이가 있다.

이상묵 교수는 지구과학 이외에 장애인을 비롯한 사회문제에도 많은 관여를 하고있다. 그는 오늘날 도래한 정보과학기술과 사회가 사회적약자들에게도 삶의 질을 높이는 기회가 되리라고 믿고있다.

Title: Lessons Learned from Running Interdisciplinary Computational Sciences Program for Undergraduate at Seoul National University on the Future of Scientific Computing Education

Abstract:

자연과학은 자연을 대상으로 한 관측이 주된 목표이고 우리 자연과학자들은 관측자료 즉 데이터를 통해 자연(모델)을 이해하는 것에 매우 익숙하다. 그런데 최근 갑자기 데이터과학, 인공지능이며 머신러닝이 4차 산업혁명이라는 buzzword와 함께 큰 화제이다. 기업(enterprise) 차원에서는 이것들이 새로운 분야이자 기회인 것 처럼 보일지 모르지만 아직 자연과학 분야에서의 기여도는 제한적이다. 정말 인공지능 머신러닝을 통해 새로운 자연현상이 밝혀진 사례는 최소한 내가 속한 지질해양분야에서는 그리 많은 것 같지 않다. 그럼에도 불구하고 학부생들과 대학원생들에게 새로운 분야를 가르쳐야하는 교육자로써 지난 5-6 년간 교육현장에서 느낀 점들을 공유하고자 한다. 특히 enterprise AI와 달리 scientific AI가 나아가야 할 방향 그리고 컴퓨터과학의 발달로 인해 달라진 ICT의 생태계 속에서 어떻게 미래문제해결형 학생을 양성하기 위한 교육이 이루어져야 하는가에 대해 의견을 제시하고자 한다. 이는 현재 서울대 계산과학 연합전공과 협동과정이 추구하는 방향이기도 하다.

Science is all about observation and measurement. So for natural scientists like us we should be very comfortable about how to derive our understanding into models from observed data sets. This should be very familiar to us and It is the crux of what we do day to day. Recently, however, we are puzzled by the new buzzword ‘The Fourth Industrial Revolution’ as well as terms such as data science, machine learning and artificial intelligence. However, at least in my field of marine and Earth sciences, the impact brought about by these new disciplines and approach have been somewhat limited because in science we never get enough data as we want. These new approaches require immense amounts of data, which sometimes is not practical. As a person who has been involved as an educator in the midst of these new changes, I would like to share my views on how we can the important differences between enterprise AI and scientific approaches. It is important to teach students probably under these new changes because our goal has always been to raise competent next-generation scientists to deal with future problems. I hope I can suggest a better picture of scientific computation in this world of AI which we had computational sciences program of Seoul National University is also trying to find.

Speaker: Kim, Duk-jin (김덕진, djkim@snu.ac.kr, home)

Title: Deep learning for sea ice classification and ship detection using satellite synthetic aperture radar

Speaker: Ham, Yoo-Geun (함유근, ygham@jnu.ac.kr, home)

Title: Deep learning for multi-year ENSO forecasts

Abstract:

Variations in the El Niño/Southern Oscillation (ENSO) are associated with a wide array of regional climate extremes and ecosystem impacts. Robust, long-lead forecasts would therefore be valuable for managing policy responses. But despite decades of effort, forecasting ENSO events at lead times of more than one year remains problematic. Here we show that a statistical forecast model employing a deep-learning approach produces skilful ENSO forecasts for lead times of up to one and a half years. To circumvent the limited amount of observation data, we use transfer learning to train a convolutional neural network (CNN) first on historical simulations and subsequently on reanalysis from 1871 to 1973. During the validation period from 1984 to 2017, the all-season correlation skill of the Nino3.4 index of the CNN model is much higher than those of current state-of-the-art dynamical forecast systems. The CNN model is also better at predicting the detailed zonal distribution of sea surface temperatures, overcoming a weakness of dynamical forecast models. A heat map analysis indicates that the CNN model predicts ENSO events using physically reasonable precursors. The CNN model is thus a powerful tool for both the prediction of ENSO events and for the analysis of their associated complex mechanisms.

References:

  1. https://www.nature.com/articles/s41586-019-1559-7
  2. https://www.sciencemag.org/news/2019/09/artificial-intelligence-could-predict-el-ni-o-18-months-advance
  3. https://www.yna.co.kr/view/AKR20190918093900017?input=1195m
  4. http://biz.chosun.com/site/data/html_dir/2019/09/19/2019091900659.html


Featured in Research

Speaker: Im, Jungho (임정호, ersgis@unist.ac.kr, home)

Title: AI applications for satellite-based disaster monitoring and prediction

session 2 [11/08 Fri]

[Checking Session Timetable]

Speaker: Kim, Jung-Hoon (김정훈, jhkim99@snu.ac.kr, home)

Title: Application of Artificial Intelligence techniques to Weather Forecasting

Speaker: Son, Seok-Woo (손석우, seokwooson@snu.ac.kr, home)

Title: Clustering weather maps for high PM10 events in Seoul using Self Organization Maps