このアプリはあなたの携帯電話を宇宙天気予報ツールに変えます

一日を始める前に、携帯電話を取り出して天気アプリを開き、傘やサングラスが必要かどうかを確認するのは、ほとんど当たり前のことになっています。しかし、一部の科学者は、代わりに地元の天気がどのようなものかアプリに伝えることができるソフトウェアを開発しました。

ETH チューリッヒの研究者らは、欧州宇宙機関と協力し、スマートフォンの位置データを使用してリアルタイムの天気予報研究を改善するアプリ「Camaliot」を開発した。3 月 17 日に開始されたこのクラウドソーシング プラットフォームでは、一般の人々が情報の選別に参加でき、科学者が空を監視するためのより優れた方法を開発するのに役立つ。現在、このアプリは Android デバイスでのみ利用可能である。

Camaliot は、基本的にあなたの携帯電話を気象監視データの受信機に変えます。このアプリはモバイル技術を使用して、地理空間の測位データを提供する衛星群である全地球航法衛星システム (GNSS) から大量の生データを収集します。GNSS は GPS としてよく知られています。これらの衛星信号が GPS データを地球に送信すると、地上の受信機 (携帯電話など) に到達するまでの時間から大気中の水蒸気の量を検出できます。データの移動に時間がかかるということは、空気中の水蒸気が多くなり、信号が遅くなる可能性があることを意味します。

アプリが稼働している間、水によって変化したこれらの信号はスイスのカマリオットのサーバーに送られ、最終的には降雨量などの天気予報を行うようにプログラムされた機械学習アルゴリズムで使用されます。データが激しい暴風雨を通過し、湿気によって遅くなると、AI はアップロードされたデータを通じてその地域の降雨量に関する洞察を得ます。

このアプリは、地球の大気圏外でも予報を改善するために使用できます。GNSS データは低軌道でも使用できるため、Camaliot のデータは科学者が宇宙天気予報を作成するのに役立ちます。太陽フレアなどの宇宙現象が衛星や通信ネットワークに損害を与える可能性があることを考慮すると、これは非常に重要な機能です。

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Apple の iOS システム制限により、Camaliot は生の GPS データにアクセスできないため、このアプリは現在 iPhone やデスクトップ システムでは利用できません。ただし、50 種類の Android デバイスでは無料で利用でき、Google Play ストアからダウンロードできます。

現在の気象監視および予報モデルは高価で、精度もまちまちです。そこで、ETH チューリッヒのチームは、数十億人がポケットに入れて持ち歩いている高性能でコンパクトな機械を活用することを考えました。「スマートフォンは宇宙天気研究者に新たな機会をもたらします」と、カマリオットのプロジェクト科学者であるベネディクト・ソヤ氏は言います。

「従来、大気科学にGPS測定を使用する場合、それらは世界中の非常に選ばれた場所でのみ記録されます」と、ETHチューリッヒの宇宙測地学助教授でもあるソジャ氏は言う。「そして、これらのGPSステーションのネットワークには大きなギャップがたくさんあります。」

1 つのステーションの費用は数千ドルにもなり、設置場所は地球上の 1 地点だけです。一方、携帯電話は 24 時間 365 日、地球規模の地理位置情報を提供することができ、遠く離れた衛星よりもはるかに広範囲に地球の気象現象に関する情報を提供します。

しかし、スマートフォンに頼ることには問題がつきものです。クラウドソーシング キャンペーンの最初の数日間、アプリはサーバー クラッシュを何度も経験しました。これは、データ提供のためにログインする人の数が膨大だったことが一因です (サイトのクラッシュや帯域幅の障害は、大規模なクラウドソーシング プロジェクトではよくあることです)。現在、4 か月のキャンペーンの 2 か月目を迎え、アプリのユーザー数は 9,000 人を超え、これまでに 90 億回以上の GNSS 測定が行われています。

どのように機能しますか?

天気データの収集に参加するのがどれだけ簡単かを知るために、私は Camaliot を自分で試してみることにしました。その結果は次のとおりです。

アプリをダウンロードしてアカウントを作成したら、Camaliot のホームページでは、窓の近くの平らな場所を見つけることを推奨していますが、デバイスを置くのに空がきれいに見える場所であればどこでもかまいません。私は、ほとんどの夜、空がきれいに見えるリビングルームの窓の近くに携帯電話を置きました。[ログ記録を開始] ボタンをクリックするとセッションが開始され、アプリは品質と分布、または携帯電話がこれまでに収集した観測数に基づいて、携帯電話の GNSS 情報の測定を開始します。セッションは数秒から数時間実行でき、オンにしておく時間は関係ありません。終了する場合は、[ログ記録を停止] ボタンをクリックしてデータ収集を終了できます。

その後、ユーザーはそのデータをすぐにアップロードするか、後でアップロードするかを選択できます。後者を選択した場合、共有することを決定するまで、情報はデバイスに保存されます。データファイルは携帯電話のストレージに保存されるので、携帯電話に十分なスペースがない場合は、情報を後で送信するよりも早く送信することをお勧めします。ただし、Camaliot が他のアプリよりもはるかに少ないスペースを占めていることに気付きました。Instagram アプリの 221 MB と比較して、わずか 52 MB です。このアプリにはリーダーボードもあり、これはユーザーがアップロードしたデータ キャプチャが他の人が収集した測定の数と比較してどの程度積み重なっているかを確認できる、非常に楽しい機能です。

アプリをユーザーフレンドリーにする余計な機能がなくても衛星情報を収集することは可能だが、よりインタラクティブなアプローチを取ることで人々が参加してプロジェクトに積極的に関わり続けるようになるとソジャ氏は言う。

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「ゲーミフィケーションの要素があれば、交流が本当に増え、人々がより多くのデータを収集する可能性が大幅に高まります」とソジャ氏は言う。この記事を書いている時点では、私自身の順位は特に目立つものではなかった。他のユーザーを追い抜こうとするか、自分のスコアを伸ばそうとするかに関わらず、競争が加わることで、楽しくもオタクっぽい方法でアプリを使うことが魅力的になっていることは認めざるを得ない。そして、競争に勝つことに全力を尽くす人には賞品がもらえる。大量のデータを収集した人には、Amazon のバウチャーと新しい携帯電話が贈られる。

アプリを拡張する計画はまだ進行中だが、ソジャ氏は、時間が経つにつれて、クラウドソーシングによる市民科学プロジェクトが宇宙天気予報以外の研究分野にも広まるだろうと予想しているという。

「私たちのプロジェクトはまだ終わっていませんが、アプリを稼働させ続け、データを使ってより良い予報に貢献していきたいと思っています」と彼は言う。ソジャ氏によると、全体的な成功とは、ニュースや天気予報チャンネルでよく見られるより大規模な予測モデルで彼らのデータが使用されるようになることだという。

実際のところ、人類にとって最も正確な宇宙監視ツールが開発されるまでには、まだ何年もかかるかもしれませんが、今のところは、そのためのアプリがここにあります。