Η Google χρησιμοποιεί εκατομμύρια smartphones για να χαρτογραφήσει την ιονόσφαιρα της Γης και να βελτιώσει το GPS
Η Google χρησιμοποιεί εκατομμύρια smartphones για να χαρτογραφήσει την ιονόσφαιρα της Γης και να βελτιώσει το GPS
Για πρώτη φορά, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν δεδομένα πραγματικού χρόνου περίπου 40 εκατομμυρίων κινητών τηλεφώνων για να χαρτογραφήσουν τις συνθήκες στην ιονόσφαιρα - μια περιοχή της ανώτερης ατμόσφαιρας στην οποία έχουν ιονιστεί ορισμένα μόρια αέρα. Αυτά τα σήματα crowdsourcet θα μπορούσαν να βελτιώσουν τη δορυφορική πλοήγηση, ειδικά σε περιοχές του κόσμου όπου τα δεδομένα είναι κατά τα άλλα σπάνια, όπως η Αφρική, η Νότια Αμερική και η Νότια Ασία. Η μελέτη σκοπιμότητας της ομάδας Google δημοσιεύθηκε στις 13 Νοεμβρίου στο περιοδικό Nature
"Είναι ένα εκπληκτικό αρχείο δεδομένων", λέει ο Anthea Coster, ατμοσφαιρικός φυσικός στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στο Cambridge. "Ολοκληρώνει σημαντικά την κάρτα σε περιοχές όπου χρειαζόμαστε επειγόντως περισσότερες πληροφορίες." Τα δεδομένα των κινητών τηλεφώνων θα μπορούσαν να μειώσουν τα σφάλματα GPS σε ορισμένες περιοχές κατά 10-20% και ακόμη περισσότερο σε περιοχές που υποβλήθηκαν σε υποβρύχια, εκτιμούν ότι ο Ningbo Wang, ατμοσφαιρικός φυσικός στο Ινστιτούτο Έρευνας Πληροφοριών της Αεροδιαστημικής Πληροφοριών της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο. Ακόμη και με τις προσαρμογές, η διαταραχή λόγω της ιονόσφαιρας παραμένει μια πρόκληση, ειδικά κατά τη διάρκεια ηλιακών καταιγίδων που προκαλούν ανομοιόμορφες συνθήκες στην ιονόσφαιρα. "Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται είναι πραγματικά εντυπωσιακά." Σε περίπτωση μερικής ιονισμού του αέρα, τα ελεύθερα κινητά ηλεκτρόνια επιβραδύνουν εύκολα και επηρεάζουν τα ραδιοφωνικά σήματα που φτάνουν στη γη από GPs και άλλους δορυφόρους πλοήγησης. Αυτό μπορεί να επηρεάσει τον χρονικό συγχρονισμό σε επίπεδο νανοδευτερόλεπτου, το οποίο χρησιμοποιείται από τις συσκευές δορυφορικής πλοήγησης για τον προσδιορισμό των θέσεων τους. Αυτό έχει δυνητικά σοβαρές επιπτώσεις στις προσγειώσεις των αεροσκαφών και τα αυτόνομα οχήματα. Πραγματικοί χάρτες της πυκνότητας αυτών των ηλεκτρονίων χρησιμοποιούνται συχνά για τη διόρθωση των διακυμάνσεων στην ιονόσφαιρα. Οι μηχανικοί δημιουργούν τις κάρτες χρησιμοποιώντας δεδομένα από σταθμούς υποδοχής που βασίζονται στο δάπεδο, οι οποίοι μπορούν να αναγνωρίσουν τους χρόνους άφιξης δύο διαφορετικών συχνοτήτων ραδιοκύμων που λαμβάνονται από τον ίδιο δορυφόρο. Τα ηλεκτρόνια στην ιονόσφαιρα αργή χαμηλή συχνότητα κύματα περισσότερο από υψηλή συχνότητα, για παράδειγμα ένα νανοδευτερόλεπτο. Αυτή η διαφορά παρέχει πληροφορίες σχετικά με την πυκνότητα των ηλεκτρονίων μέσω των οποίων το κύμα έχει περάσει στο δρόμο προς έναν παραλήπτη. Χωρίς αυτές τις διορθώσεις, το GPS θα ήταν περίπου 5 μέτρα ανακριβή και κατά τη διάρκεια ηλιακών καταιγίδων με δεκάδες μέτρα εάν τα προσκληθέντα σωματίδια αυξήσουν την πυκνότητα ηλεκτρονίων από τον ήλιο. Αλλά πολλές περιοχές του κόσμου λείπουν από τους σταθμούς υποδοχής που βασίζονται στο πάτωμα για να δημιουργήσουν αυτές τις κάρτες. Παρόλο που δεν μπορούν να λειτουργήσουν όλες οι συσκευές πλοήγησης με διάφορες συχνότητες, τα σύγχρονα τηλέφωνα συχνά το κάνουν αυτό. Σύμφωνα με τον Brian Williams, επιστήμονα υπολογιστών στο Google στο Mountain View, Καλιφόρνια και συνεργάτη της μελέτης, οι αισθητήρες τηλεφώνου δεν θεωρήθηκαν προηγουμένως πρακτικά για να χαρτογραφήσουν την ιονόσφαιρα. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι τα δεδομένα των κινητών τηλεφώνων είναι πολύ πιο μεθυστικά από τις ειδικά αναπτυγμένες επιστημονικές συσκευές υποδοχής, ειδικά επειδή λαμβάνουν μόνο σήματα διαλείπουσα και τα ραδιοκύματα σε αστικές περιοχές αντικατοπτρίζονται σε κοντινά κτίρια. Η ομάδα Google ήταν εν μέρει επιτυχημένη χάρη στον μεγάλο αριθμό δεδομένων που ελήφθησαν. "Όταν συνδυάζονται μεγάλες ποσότητες, οι θόρυβοι αντισταθμίζονται και εξακολουθείτε να έχετε ένα σαφές σήμα", λέει ο Williams. "It is as if there is a scientific surveillance station in every city in which phones are." Όποιος έχει ένα τηλέφωνο Android και επιτρέπει στην Google να συλλέγει δεδομένα αισθητήρων για να βελτιώσει την ακρίβεια της θέσης ήταν σε θέση να συμβάλει στη μελέτη. Ωστόσο, τα δεδομένα έχουν συγκεντρωθεί έτσι ώστε να μην μπορούν να εντοπιστούν μεμονωμένες συσκευές, εξηγεί η εταιρεία. Williams εξηγεί ότι έχει ήδη εργαστεί στη χρήση αυτής της τεχνολογίας για να βελτιώσει την ακρίβεια της θέσης για τους χρήστες Android. Αλλά τα δεδομένα θα πρέπει επίσης να είναι χρήσιμα για επιστημονικές μελέτες στην ανώτερη ατμόσφαιρα της γης. Η κάρτα έχει ήδη αποκαλύψει φυσαλίδες σε ιονισμένο αέριο, γνωστό ως πλάσμα, για τη Νότια Αμερική που δεν παρατηρήθηκαν προηγουμένως λεπτομερώς. Για να χρησιμοποιήσει πραγματικά την επιστήμη, η Google πρέπει να δημοσιεύσει τα δεδομένα, λέει ο Coster, ο οποίος λειτουργεί στη βάση δεδομένων Madrigal, έναν κοινοτικό πόρο για γεωχωρικά δεδομένα που συνδυάζουν ιονοσφαιρικές ημερομηνίες χιλιάδων σταθμών εδάφους. Ένας εκπρόσωπος της Google ενημέρωσε την ομάδα Nature News ότι τα δεδομένα πίσω από τη μελέτη δημοσιεύονται μαζί με το άρθρο, αλλά επί του παρόντος δεν υπάρχουν σχέδια για την παροχή νέων δεδομένων σε πραγματικό χρόνο. Οι ερευνητές εργάζονται για τη χρήση άλλων smartphones με άλλους τρόπους. Το σύστημα Android Erdbiebenwarn της Google το 2020 έδειξε πώς οι αισθητήρες επιτάχυνσης στα smartphones των ανθρώπων αναγνωρίζουν τους σεισμούς και προειδοποιούν άλλους που θα μπορούσαν ακόμα να επηρεαστούν. Οι χρήστες της Apple μπορούν να έχουν πρόσβαση σε μια εφαρμογή που χρησιμοποιεί παρόμοια τεχνολογία. Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες έχουν θεωρήσει τα τηλέφωνα ως τελικούς χρήστες υπηρεσιών πλοήγησης, λέει ο Wang. Αυτή η αντιστροφή για τη χρήση τηλεφώνου ως δεδομένα εισόδου είναι "νέα επικράτεια", λέει. "Αυτή η μελέτη σηματοδοτεί μια συναρπαστική αλλαγή." Smith, J. et al. Nature 635, 365-369 (2024). Διπλοί σύνδεσμοι
Θόρυβο θόρυβο