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NASA Earthに1UPを 1Up for NASA Earth - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/living-our-world/1up-nasa-earth

チャレンジ

あなたのチャレンジは、NASA Earthのデータを操作し楽しむための目新しい方法を提供するゲームを作ることです。 制作物は、情報を提供し、教育し、刺激し、または単に楽しい体験を提供することができます-地球があなたの舞台です!

背景

1900年代後半には、地球観測衛星ミッションと家庭用ゲーム機の両方が劇的な台頭を見せました。 それにもかかわらず、30年以上後のテレビゲーム内での地球観測の使用例は驚くほどありません!

NASAの地球観測は、生物圏、水圏、寒冷圏、リソスフェア、大気の理解に役立つだけでなく、時間とともに変化する惑星の仮想ビューを提供します。 ゲーム開発者はプレーヤーの操作感のために詳細なゲームコンポーネントのデジタル表現を構築するのに何年も費やしますが、NASAの衛星およびサブオービタルのデータは次世代ゲーム環境の正確で息をのむような基盤を提供します。

考慮事項(案)
  • アクション、アドベンチャーRPG、戦略など、あらゆるジャンルのゲームを構築できます。選択はあなた次第です!
  • NASAには、使用できる豊富な地球データがあります。これらのデータセットの使用方法について創造的に考えてください。
    • 衛星画像-惑星がどのように見え、時間とともに変化したかを視覚的に表す数十年の地球画像。
    • その他の衛星データ-レーダー、サウンダー、マイクロ波、超音波、ライダーなどに基づく非光学リモートセンシングデータ!組み込むのはより困難ですが、これらのデータはダイナミックな新しいコンポーネントをゲームに追加する可能性があります。
    • 地上データ– NASAは、地上の人々が収集した大量のデータにもアクセスできます。これには、空、地面、水の写真、さらには木の高さの測定も含まれます。
  • ここにいくつかのゲームのアイデアがありますが、これらの例を超えたあなたの創造性はただ歓迎されるだけでなく、奨励されます!
    • 神経衰弱– プレイヤーは地球の画像のセットをひっくり返して、記憶で同一のペアを一致させるます。これは、プレーヤーが見つけたマッチの数で得点する競争形式で実行することも、よりゆったりとした形式で単独でプレイすることもできます。
    • パズル– NASA衛星画像を断片に分割し、プレーヤーに完全な画像に再構成するように求めます。
    • 地理クイズ-GLOBE土地被覆アプリから収集した地上画像の選択肢をプレイヤーに提示し、一連の衛星画像のどれがその場所に一致するかを推測するように求めます。これにより、既知のグローバルな地理を識別する能力がテストされます。
    • ナビゲーションの課題–運転またはナビゲーションゲームのベースとしてEarth画像を使用します。プレイヤーに、回避する必要のある障害物として異なる色や特徴を使用して、地球の画像間を移動させます。
    • 土地変化地図-ユーザーが関心のある地域から2つの画像(例えば1980年代と2019年のLandsat画像など)にアクセスできるようにし、土地被覆の変化を見るために古い画像の上に新しい画像を重ねる。あるいは、タスクは、限られた期間にわたる画像間の変化の何らかの側面を識別することである可能性があります。

衛星データリソース

earthdata.nasa.gov

NASA Worldview https://worldview.earthdata.nasa.gov/

science.nasa.gov

search.earthdata.nasa.gov

地上観測データリソース (GLOBE)

observer.globe.gov

datasearch.globe.gov

vis.globe.gov

www.globe.gov

リンク

2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

高く、遠く、彼方へ! Up, Out, and Away! - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/stars/and-away

要約

あなたのチャレンジは、ジェームズ・ウェッブ宇宙望遠鏡のミッションに関連する仮想現実環境またはゲームを生成することです。ユーザーが地球上での打ち上げから数百万マイル離れた最終目的地の軌道上まで、旅のあいだ、ウェッブ宇宙望遠鏡をフォローできるようにしてください!

背景

ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡JWST)は、NASAの次の主要な宇宙科学観測所となり、「人類の利益のために発見し、知識を拡大する」という機関のビジョンを前進させます。NASAはこの望遠鏡に、月に人間を上陸させたアポロ計画を推し進めた2代目長官ジェイムズ・ウェッブの名前を付けました。

JWST南アメリカフランス領ギアナから打ち上げられ、地球から100万マイル近くの軌道で歴史的な任務に乗り出します。 JWSTは、科学者が宇宙の秘密を発見し、私たちの太陽系を探索するのを助け、NASAの他の宇宙天文台ハッブルスピッツァー、チャンドラなど)の科学的発見を拡大します。

JWSTは、非常に広範囲の天体物理現象を研究するために、135億年以上前の時代をさかのぼるように設計されています。JWSTは、私たちの宇宙史のすべての段階を探求します。初期宇宙で形成された光を放つ最初の天体からの赤外光を観察することにより、JWSTは銀河の進化と星系の誕生を見ることができます。JWSTは、太陽系内の天体や、系外惑星として知られている他の星を周回する近くの惑星を研究します。

あなたのチャレンジは、JWSTのハードウェアのビジュアルとハ​​ードウェアの展開タイムラインを使用して、アニメ/VRまたはゲームを作成することです。シングルプレイヤーからマルチプレイヤーまで、競争型または競争型のゲームが考えられます。科学、データ、またはデザインに注力できます。NASAのデータとJWSTの技術革新に関する出版物を使用して、科学的手段、展開機能などにハイライトを当てうる教育機能を組み込むことを検討してください。作品のストーリーはあなた次第です!

リソース例

www.nasa.gov

youtu.be

svs.gsfc.nasa.gov

jwst.nasa.gov

www.nasa.gov

jwst.nasa.gov

jwst.nasa.gov

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2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

海王星鉄道 The Trans-Neptunian Spaceway - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/stars/trans-neptunian-spaceway

要約

シベリア鉄道がアジアの遠隔地を西にリンクしたように、海王星鉄道は、海王星を越えて太陽系の新しくアクセス可能な地域に観光客や起業家を連れて行きます。あなたのチャレンジは、海王星近海に関する宇宙空間のマーケティング資料やツールを開発することです!

背景

シベリア鉄道がアジアの遠隔地を西にリンクしたように、海王星鉄道は、海王星を越えて太陽系の新しくアクセス可能な地域に観光客や起業家を連れて行きます。この地域にはチャンスがあります! 80以上の小さな惑星が既に知られており、毎日さらに多くの惑星が発見されています。 準惑星冥王星族、およびキュビワノ族がたくさんいます。 あるものは岩と氷の混合物であり、あるものは窒素、メタン、珍しい物質を持っています。あなたのチャレンジは、2045年冥王星鉄道のオーナーとして、あなたの顧客に旅の予約を促すウェブサイトやアプリ、そして/または訪問客向けのマーケティング資料を開発することです。海王星近海の目的地や名所、そして移動手段を明示してください。

考慮事項(案)

幅広く考えてください! たとえば、太陽系の他のどの体よりも速く4時間で自転するハウメアでどのような冒険ができますか? 宇宙の風化によってソリンに変容した有機材料で構成されるマケマケの表面にはどのような種類の天然資源が存在する可能性がありますか?遠隔にあるアルビオンの前哨基地で生活していくにはどうすれば良いでしょうか? 居住者はどのようにして食料、水、電力を手に入れますか? そして、乗客がどのようにそこにたどり着くかについて考えることを忘れないでください。どれくらい時間がかかりますか? 彼らはどのように二つの世界を行き来しますか?

希望する適当な場所を選んで、それを基にプロジェクトを作成します。 プロジェクトページでその場所を選んだ理由を説明してください。 ボン・ヴォヤージュ!

リソース例

solarsystem.nasa.gov

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2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

クソゲー?ごみゲー??宇宙のごみゲー!!! Orbital Scrap Metal - The Video Game - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/stars/orbital-scrap-metal-the-video-game

要約

ナット、ボルト、使用済みのロケット、および地球を周回する衛星の破片は、デブリまたは宇宙ゴミとして知られる何千ものアイテムのほんの一部です。あなたのチャレンジは、軌道デブリをコレクションするゲームをwebアプリとして作成することです!NASAのWebアプリSpacebirdsや本物のデータを使うこともできます。

背景

ナット、ボルト、使用済みロケットステージ、および地球を周回する衛星の壊れた破片は、軌道デブリまたは宇宙ゴミとして知られる数千のアイテムのほんの一部です。 最大時速約17,000マイル(約76km/s)もの速度で移動する宇宙ゴミは衛星や宇宙ステーションにとって脅威となります。 図1は、NASAのSpacebirds Webアプリのスクリーンショットです。地球の周りを15,500個を超える軌道デブリが高速化していますが、一部の推定では23,000個を超えています。

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図1 Spacebirds webアプリによる宇宙ゴミの可視化(画像元 https://sa-2019.s3.amazonaws.com/media/images/challenge_16_Fig1.width-800.png
私たちの空は、人類に宇宙へのアクセスを提供します。そのため、地球を密接に取り巻く空間は、保存すべき自然資源です。あなたのチャレンジは、軌道デブリの問題について一般の人々を教育し、人々にそれを捕獲して処理する方法(あわよくばスクラップとして売って儲ける方法)を考えるよう促すWebゲームアプリを設計および/または開発することです。

考慮事項(案)

このチャレンジに取り組むに際し、ゲーム内で様々な視点をどのように使用できるかを検討してください。プレイヤーの視点は一人称、三人称、またはその両方かもしれません。ここでは、作成できるゲームの種類の例を示しますが、任意の種類のソリューションを作成できます。空が限界です!

プログラミングスキルが限られている初心者レベルのチームは、ゲームの設計に集中するとよいでしょう。ゲームのデザインは、ゲーム画面デザインの2D画像をスコア付きで表示するインタラクティブなWebページに焦点を当てることができます。単純な2D設計では、周囲にオブジェクトやキーボード操作の宇宙船を含む地球を描くことができます。初心者レベルのソリューションの例には、以下が含まれます(ただし、これらに限定されません)。

  • ゲームのデザインに関するビデオプレゼンテーション。
  • キーボード、宇宙船、宇宙オブジェクト、およびスコア表示間の相互作用のための概念的なビデオ画面の設計および/またはフローチャート
  • 宇宙船を使用してオブジェクトをキャプチャし、プレーヤーのスコアを上げるなど、プレーヤーのアクションを示す2DインタラクティブWebページ。
  • 破片に囲まれた地球と、プレイヤーのスコアを上げるためにオブジェクトをキャプチャするキーボード操作の宇宙船の3人称ビューを示す2DゲームWebアプリ。

3Dコンピュータグラフィックスについてある程度の知識を持つ中級レベルのチームは、JavaScriptコードライブラリを使用して、軌道デブリを表すオブジェクトに囲まれた地球を表すテクスチャマップ球体を含むWebアプリを作成すると良いでしょう。キーボード操作の宇宙船モデルがオブジェクトをキャプチャすると、オブジェクトが画面から消えてスコアが増加します。中レベルのソリューションの例には、以下が含まれます(ただし、これらに限定されません)。

  • 3Dビデオゲームを示すビデオプレゼンテーション。
  • キーボードまたはジョイスティックで操作される宇宙船の地球ビューまたは一人称または三人称ビュー、およびスペースデブリオブジェクトを備えた、展開された3DビデオゲームWebアプリ。または
  • より高度なバージョンでは、スペースデブリオブジェクトをアニメーション化して地球上を動き回ることができ、パラメトリック円方程式により時間ステップ座標を生成できます。さらに高度なバージョンでは、楕円軌道をシミュレートできます。

高度なレベルのチームは、SpacebirdsコードベースとNASA Web WorldWind 3Dグローブオープンソースライブラリに基づいて構築し、現実世界のデータに基づいたWebゲームアプリを開発できます。リソースセクションでは、Spacebirds Githubリポジトリ、Web WorldWindチュートリアル、およびApplication Programming InterfaceAPI)ドキュメントへのリンクを提供します。 Spacebirdsコードを変更すると、ユーザーインターフェイスが修正され、スペースデブリまたはスペースデブリのサブセットのみが表示され、パフォーマンスが向上します。高度なソリューションの例には次のものがあります(ただし、これらに限定されません)。

  • 展開されたWebゲームアプリのデモと、Spacebirdsコードベースが開発でどのように使用されたかを説明するビデオプレゼンテーション。
  • 軌道デブリをキャプチャするキーボードまたはジョイスティックで制御された宇宙船の一人称または三人称視点で展開されたビデオゲームWebアプリ。ゲームのより高度なバージョンには、スコアだけでなく推進薬のレベルなどの変数を含めることができます。
リソース例

worldwind.arc.nasa.gov

github.com

worldwind.arc.nasa.gov

github.com

worldwind.arc.nasa.gov

worldwind.arc.nasa.gov

ゲーム開発を開始するにあたり、次のキーワードを検索してみてください。

2DゲームのWebアプリの簡単な例と関連するチュートリアルを見つけてください。

中レベルの3DゲームのWebアプリ開発の検索キーワードには、次のものがあります。

  • 3D JavaScriptコードライブラリ
  • webglコードライブラリ
  • webvrライブラリ

インタラクティブな3D Webアプリの開発を可能にするコードライブラリを見つけます。 開発の出発点として使用できるチュートリアルと例を検索します。

Webアプリケーションでの軌道体のTLEの緯度、経度、高度の読み方を理解するためのキーワードには、次のものがあります。

プログラムで読み込み可能な形式のTLEデータは以下にあります。

https://www.space-track.org/

celestrak.com

NASAは、米国政府以外の団体を承認するものではなく、米国政府以外のウェブサイトに含まれる情報について責任を負いません。

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2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

フライ・バイ・ワイヤレス Fly-by-Wireless - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/stars/fly-wireless

要約

現在の航空機または宇宙船の設計、またはコンセプトから始めて、あなたのチャレンジは、ワイヤ、コネクタ、または壁面貫通のない最初の航空機または宇宙船の設計を設計することです!ベースとなる機体にはない機能を追加することもできます。将来の航空宇宙アプリケーションをできるだけ具体的にデザインしてください。

背景

大型の旅客機には100,000本以上の電線(ワイヤー)があり、全長は470 km、重量は5,700 kgです。ハーネスとコネクタには約30%の追加重量があります。ワイヤーの約30%は、ワイヤレス代替品の潜在的な候補です。ワイヤーには異種冗長性がなく、メンテナンスの柔軟性とアクセスが制限されています。多くの隔壁貫通部とコネクタは、コンパートメント間、タンク内、および内部から外部へ通過するために必要です。配線作業とそれに伴う重量のために、多くの永続的および一時的なセンサーは追加されません。

民間航空機業界でのワイヤレス化のビジネスケースにより、航空機内データ通信(WAIC)用の保護された世界的なスペクトル周波数帯域の承認が得られました*1。これにより、電波高度計と共有する形で、4.2GHzから4.4GHzの無線帯域が割り当てられました。この帯域では重要なワイヤレス通信が動作する場合があります。他の無線帯域は、タイヤ空気圧の監視、そしてもちろん乗客サービスにすでに使用されています。完全にパッシブな電波ワイヤレスセンサーをサポートする多くの技術が進化しています。さらに、光学的、磁気的、および超音波を用いた方法があり、X線通信も開発されています。配線、コネクタ、貫通部を排除し、ワイヤレスセンシングや制御装置を追加することで利益を得ることができる場所を理解するには、技術的なトレードオフを考える必要です。ワイヤ、コネクタ、および貫通部に代わる「ツールボックス」や無線技術を使用可能にする機体設計、システムの指標や要求について考えてください。

現在の航空機または宇宙船の設計または概念から始めて、ワイヤ、コネクタ、および隔壁貫通部を可能な限りゼロに減らし、元の車両にはない機能を追加する方法を示します。可能な限り具体的に将来の航空宇宙アプリケーションを特定します。

考慮事項(案)

設計では、以下の点について考慮してみてください(ただし、必須ではありません)。

  • データ配線の削減(合計と割合)
  • コネクタの削減(合計および割合)
  • 侵入の削減(合計および割合)
  • 重量の削減(合計と割合)
  • 強化された機能の数-安全性、信頼性、効率などについて述べられている特定の利点
  • 元の設計または概念で使用されている図を検証する機能

追加の任意な考慮事項:

  • 総重量の削減には、サポートブラケットとアビオニクスボックス/ディスプレイが含まれることがあります。
  • 飛行中に不要な一部のデータは、飛行後に保存し、ワイヤレスでダウンロードできます。
  • ほとんどの重量ペナルティの冗長性は非常に役立ちます。
  • 非デジタル制御ケーブル、コネクタ、および貫通部も削減の対象です。
  • 他のシステムでデータが重量を減らすセンサーの重量クレジットが表示される場合があります。
  • 地上試験を含む、他の航空機または地上システムを含む無線機能は、全体の合計にカウントされます。
リソース例

[PDF] Fly-by-Wireless (NASA white paper) https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20070013704.pdf

ntrs.nasa.gov

[PDF} Fly-by-Wireless Update (2012) (NASA プレゼン資料) https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20120010669.pdf

[PDF] WAIC Systems(NASA 技術資料) https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/20170000686.pdf

ntrs.nasa.gov

[web] WAICに関わる技術のNASAの特許の紹介 https://technology.nasa.gov/patent/DRC-TOPS-42

www.semanticscholar.org

[web] Passive Wireless Sensor Technology (PWST)の研究会(発表資料あり) https://attend.ieee.org/wisee-2019/program/workshops/

NASAは、米国政府以外の団体を承認するものではなく、米国政府以外のウェブサイトに含まれる情報について責任を負いません。

<訳者追加文献> 青山&菅野 (1994)「飛行制御情報通信システム技術の動向」 https://www.jstage.jst.go.jp/article/ieejjournal1994/123/6/123_6_339/_pdf

リンク

2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

*1:WAICについての参考資料(総務省より) http://www.soumu.go.jp/main_content/000502406.pdf

失われたデータの追跡者 Chasers of the Lost Data - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/planets-near-and-far/raiders-lost-data

要約

モデルトレーニングの前にデータセットのギャップを埋めることにより、機械学習モデルや予測モデルのパフォーマンスを改善する方法を見つけましょう。これには、センサーの問題または信号ノイズのために欠落しているデータを計算的に回復または近似する方法を見つけることが必要です。このチャレンジは、センサーがその場でビルド特性をキャプチャする付加製造(AM; 3Dプリンター等)プロセス中のデータ収集にインスピレーションを得ていますが、NASAの多くの分野において応用がききます。

背景

データがありません。。。

機械学習(ML)と人工知能(AI)を組み合わせることで、科学者とエンジニアが実験データを使用する方法を革新できる可能性があります。 ML / AIの多くの価値ある実装の中のいくつかの例には、以前は検出できなかったパターンを見つけたり、物理ベースのモデリングを補完または検証したり、人間が処理するのに数か月または数年かかるような非常に大きなデータセットから結論を引き出したりするための自律性の研究が含まれます。

MLおよびデータ駆動型モデリングの基本的なコンポーネントは、包括的なデータセットを持っていることです。そこから、多数の、場合によっては数百もの特徴量を抽出できます。次に、モデルは、これらの機能に基づいて予測を行う方法のトレーニングと呼ばれるプロセスを通じて「学習」します。すべてのMLアルゴリズムには膨大な量のデータが必要であり、ニューラルネットワークのような複雑なアルゴリズムでは、モデルを適切にトレーニングするためにデータセット内の数千のレコードまたは観測値が必要になることがよくあります。

ML / AIの実験データの使用には大きな可能性がありますが、潜在的な欠点の1つは、データ収集プロセス中に実験データが危険にさらされることが多いことです。データ収集は、一部のシステムを監視するセンサーによって駆動されますが、実験環境または設定によっては、これらのセンサーに制限がある場合があります。ハードウェアは信頼性が低く、監視されていないセンサーは故障する可能性があり、信号ノイズは常に潜在的な問題となります。そのような例の1つは、材料科学における積層造形(AM)プロセスの特性評価に関する現在の研究です。より一般的に3D印刷として知られているAMは、航空用の物理的なコンポーネントを作成するための費用対効果の高い効率的な方法として検討されています。ただし、AM中に収集されたその場のセンサーデータはノイズもキャプチャするため、不完全なデータセットが生成されます。

この問題により、MLを使用して構造特性を予測し、部品の性能をモデル化して、構造の完全性を理解する機能が制限されます。あなたのチャレンジは、正確なMLモデルを構築することを目的としたAM研究のデータ損失にインスピレーションを得つつ、データセットにギャップと過度のノイズがある場合に失われた値を計算的に回復する方法を特定することです。

考慮事項(案)

研究者は多種多様な科学および工学分野を調査するため、さまざまな種類のセンサーからのさまざまな種類のデータに適用できる方法が特に役立ちます。科学者やエンジニアは、自分の仕事で使用する方法を他の人が評価および検証できるようにする必要もあるため、アプローチのパフォーマンスの測定方法を理解することも役立ちます。アプリケーションの潜在的なアイデアには、欠測値補完(インピュテーション)、行列補完、およびテンソル補完があります(ただし、これらに限定されません)。

プログラミングの初心者は、カンマ区切り値(CSV)形式のデータセットから欠落データを概算できるメソッドを作成してください。中級および上級プログラマーは欠落データを概算するメソッドを作成してください。また、MLモデルを構築し、データリカバリ方法を適用する前後のモデルのパフォーマンスの改善を説明することにより、そのメソッドを評価してください。

以下に、潜在的な(ただし必須ではない)追加の考慮事項と推奨事項を示します。欠落データを処理するという課題は多くの研究者を混乱させるものですが、データ駆動モデルを使用して予測を行う機械学習アプローチを実装するために特に重要です。

  • 特性はデータセットごとに大きく異なります。ただし、多くの異なるアプリケーションに一般化できるアプローチが特に役立ちます。
  • メソッドでは、混合データ(カテゴリデータ型と連続データ型)を考慮する必要があります。
  • ソースコードとモデルは公開されており、無料で再利用できます。 PythonやRなどの一般的なオープンソースMLプログラミング言語のコードは便利です。
  • コードには、選択したモデルパラメータとその理由に関するドキュメントを含める必要があります。
  • メソッド開発用のテストデータには小さなデータセットが含まれる場合がありますが、これらのメソッドを大きなデータセット(ギガバイト以上)に適用する可能性を考慮する必要があります。
リソース例

欠落しているデータ要素の探索に適したNASAデータセットがリソースに提供されています。これらはそれぞれCSV形式でダウンロードでき、それぞれにカテゴリ変数と連続変数が混在しています。これらの各データセットには、ある程度の欠損値が含まれます。

(訳者注:以下のデータはCSV, PDF, JSON, XML形式で公開されています) 地上に達した隕石:https://catalog.data.gov/dataset/meteorite-landings

地球近傍の彗星や小惑星などの天体:https://catalog.data.gov/dataset/near-earth-comets-orbital-elements

火球や流星:https://catalog.data.gov/dataset/fireball-and-bolide-reports

降雨による地滑り:https://catalog.data.gov/dataset/global-landslide-catalog

代入および行列補完アルゴリズム用のPythonライブラリを以下に示します。これらは例であり、利用可能なライブラリの包括的なリストではありません。同様に、これらの手法は、この問題について調査できる唯一の手法ではありません。参加者は、以下にリストされたこれらのライブラリに拘束されず、ソリューションを開発するための可能な限り最良の方法を模索することが奨励されます。

https://scikit-learn.org/stable/modules/impute.html https://pypi.org/project/impyute/ https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.decomposition.dict_learning.html https://scikit-learn.org/stable/modules/generated/sklearn.decomposition.NMF.html

NASAは、米国政府以外の団体を承認するものではなく、米国政府以外のウェブサイトに含まれる情報について責任を負いません。

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2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059

大金星のメモリーを作れ! The Memory-Maker - Spce Apps Challenge 2019 チャレンジ翻訳

チャレンジ原文 https://2019.spaceappschallenge.org/challenges/planets-near-and-far/memory-maker

要約

従来の電子機器は金星ではうまく機能せず、メモリは最大の課題の1つです。あなたのチャレンジは、宇宙探査の文脈において通常電子的に行われるタスクを達成するための機械的アプローチを開発することです。

背景

硫酸雲、450°Cを超える温度、地球の92倍の表面圧、金星は太陽系で最も敵対的な惑星環境の1つです。以前のミッションは数時間しか活動していません!しかし、オートマトン(または時計仕掛けの機械式ロボット)でこの問題を解決できます。高温合金を利用することにより、時計仕掛けのローバーは数か月間存続し、金星の表面から貴重な長期科学データを収集して返すことができます。オートマトンローバーの詳細については、次のリンクを参照してください:https://www.nasa.gov/feature/automaton-rover-for-extreme-environments-aree/

金星の高温で動作する電子機器には、炭化ケイ素と窒化ガリウムをベースにしたものがいくつかあります。残念ながら、これらのシステムの最新技術は数百個のトランジスター(基本的には太陽電池式計算機の処理能力)であるため、できることは非常に限られており、また多くの電力を消費します。

そのため、あなたのチャレンジは、金星でローバーを操作するための機械的アプローチを開発することです。この課題には2つのサブチャレンジがあります。

  1. データを保存および記録する機械的バイス:長期的なデータ保存には、情報を機械的に保存するシステムを検討してください。それは機械的にオン/オフされる一連の電気スイッチ、書き換え可能な蓄音機スタイルのレコード、ピンスクリーン、またはあなたが創造的に発明した何かもしれません!
  2. 入力を逆転させる機械装置:電気モーターで電流ローバーを後退させるには、電圧充電を逆転させるだけで、モーターは逆回転します。ただし、機械的な動力を使用する場合、リバースギアを提供するシステムはもう少し複雑になります。部品数の少ないエレガントでシンプルなアプローチを使用した、機械的な力を使用して後退を可能にするソリューションを検討してください。
考慮事項(案)

1.メモリストレージデバイスの場合、ソリューションで次のパラメーターを考慮することができます(ただし、必須ではありません)。

  • メモリ:理想的なシステムは、1MBのデジタル(オン/オフ)データを保存できます。
  • サイズ:理想的なシステムは、25cm x 100cm x 100cmの箱に収まります。
  • 質量:理想的なメモリシステムは、パッケージを含めて25 kg未満です。
  • 電気系統:有益な場合、ワイヤ、抵抗器、インダクタなど、いくつかの単純な電気部品が含まれる場合があります(ほとんどのエレクトロニクスが機能しない場合でも、電気は金星で正常に機能するため)。電子機器を使用する場合、ワイヤ間の最大電圧差は18 V以下、最大電流は600 mA(つまり、本質的に9Vバッテリー2個で駆動可能)を考慮することができます。
  • 信号入力:上記の電圧源、1 cmを超える1 Nの直線運動、または0.1 N-mのトルクの回転運動を考慮できます(入力は任意です)。
  • 信号出力:上記の電圧源を使用した電気出力、0.25 Nの直線運動、または0.05 N-mのトルクの回転運動を考慮できます(システムに最適な出力を選択してください)。

信号の入出力には他のアプローチでも、設計にて十分に説明されていれば可です。機械的エネルギーと電気的エネルギーの組み合わせを使用することもできます。メモリの読み取り、書き込み、および消去の信号は、機械的、電気的、またはその両方です。

2.入力反転デバイスの場合、ソリューションで以下のパラメーターを考慮することができます(ただし、必須ではありません)。

  • 機械的な動力の方向を反転させ、次のことを考慮した機械的な反転装置を設計します。
    • 理想的な入力シャフトは、最大4000 N-mのトルクで最大10 RPMで回転できます。
    • 信号が提供されると、理想的な出力軸の方向が変わるはずです。
    • 信号は、3 cmの変位で50Nの機械力になります(前の課題を参照)。
    • 部品点数を少なくし、線形摺動摩擦を回避することが重要です。
    • サイズと質量:理想的なシステムは300 cmの立方体内に含まれ、重量は50 kg未満です。
  • 入力:理想的な入力シャフトは、0.5〜10 RPMの速度で動作し、トルクは1000〜4000 N-mです(1000 N-m未満の場合、システムを動かす必要はありません)。
    • 入力信号は、50Nの力と3 cmの線形変位を伴う線形スライドピンです。
  • 出力:理想的な出力軸は、入力と同じ方向に回転するか、信号がアクティブになっている場合は逆方向に回転します。
  • 電気系統:有益な場合、ワイヤ、抵抗器、インダクタなど、いくつかの単純な電気部品を含めることができます。
  • オプションの電気的入力:最大2本のワイヤを電圧入力に使用できます。ワイヤ間の最大電圧差は18 V以下で、最大電流は600 mAです(つまり、本質的に2x 9Vバッテリーで駆動できます)。
  • 効率:理想的なシステムは85%以上の効率です(つまり、4000 N-mのトルクが入力された場合、少なくとも3400 N-mの出力トルクが伝達されます)。
リソース例

www.nasa.gov

www.youtube.com

www.youtube.com

solarsystem.nasa.gov

リンク

2019年チャレンジ要約集 https://blog.spaceapps.jp/entry/2019/10/05/000059