▷ 작성일 : 2023.11.22
로렌스 버클리 국립 연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory, 이하 '버클리 연구소')의 고급 수학 센터(CAMERA)가 에너지 연구 응용을 위한 혁신적인 수학, 알고리즘, 소프트웨어, 자율 워크플로 및 X선 광원과 중성자 산란 시설을 포함한 미국 에너지부(DOE)의 차세대 과학 사용자 시설을 위한 실시간 엣지 수학을 발표했습니다.
이 프로젝트는 과학자들이 물질을 훨씬 더 깊이 탐색하고, 공간 및 시간 해상도를 크게 향상시키며, 발견 기회를 창출할 수 있도록 지원합니다. Berkeley Lab의 DOE ALS-U(Advanced Light Source), Argonne National Laboratory의 APS-U(Advanced Photon Source), Linac Coherent Light Source-II 및 SLAC National Accelerator의 Stanford 싱크로트론 방사선 연구소, Brookhaven 국립 연구소의 국립 싱크로트론 광원-II 및 Oak Ridge 국립 연구소의 Spallation Neutron Source가 이 프로젝트에 참여하고 있습니다.
CAMERA 책임자이자 UC Berkeley 수학 교수인 James Sethian은 "이러한 업그레이드는 새로운 기능을 제공하며, 실험은 더 복잡해질 것이다. 데이터에 노이즈가 있을 수 있고, 재건은 더 어려워질 것이다. 연구자들은 여러 실험을 동시에 수행하고 결과를 비교하기를 원하며, 과학자들은 즉석에서 데이터를 분석하고 실험을 조정하기를 원한다. CAMERA는 연구자들이 이러한 강력하고 새로운 실험 기능을 활용할 수 있는 수학을 구축하는 데 도움을 준다"고 말했습니다.
CAMERA는 응용 수학자, 컴퓨터 과학자, 빔라인 과학자, 재료 과학자, 화학자 및 소프트웨어 엔지니어로 구성된 학제간 팀을 통해 고급 수학적 솔루션을 개발하고 제공하며, DOE의 기초 에너지 과학실(BES) 실험 시설에서 중요한 과제를 해결하고 있습니다.
2013년, DOE의 ASCR(Office of Advanced Scientific Computing Research)과 BES는 Berkeley Lab의 컴퓨팅 과학 및 수학 분야에서 CAMERA에 공동 투자를 시작했습니다. CAMERA는 여러 싱크로트론 광원 파트너와 협력하여 다양한 혁신적인 수학적 도구를 개발했습니다. 예를 들어, 미국과 유럽의 연구자들은 gpCAM을 사용하여 시뮬레이션과 실험을 위한 자율 데이터 수집을 수행합니다. 또한, M-TIP, CAMalign, TomoCAM, MTECS 알고리즘과 같은 다양한 도구를 사용하여 고급 수학적 기술을 적용하고 있습니다.
Berkeley Lab의 응용 수학 및 전산 연구 부문의 CAMERA 부국장인 Jeffrey Donatelli는 "수학자와 실험가를 모두 포함하는 학제간 팀을 구성함으로써 CAMERA는 이러한 방대한 실험 데이터 분석 과제를 극복하기 위한 새로운 수학과 알고리즘 개발을 목표로 삼을 수 있다"고 말했습니다.
이번 새로운 지원을 통해 CAMERA는 기존 작업을 기반으로 통합 고급 재구성 알고리즘, 실시간 분석을 위한 엣지 수학, 최적의 실험 매개변수 선택을 위한 기계 학습/인공 지능을 기반으로 하는 자율 실험을 위한 수학적 방법을 계속해서 확장할 계획입니다.
Sethian은 "CAMERA의 방법이 다양한 과학 영역에도 도움이 될 것"이라며, "훌륭한 응용 수학의 장점은 하나의 어려운 문제에 대한 해결책이 종종 다른 분야의 다른 문제를 해결하는 디딤돌 역할을 할 수 있다"고 강조했습니다.
또한, DOE의 ASCR 및 BES 시설 전반에 걸쳐 과학적 생산성과 발견을 높이기 위한 여러 다른 연구 프로젝트에도 자금이 지원되고 있습니다.
버클리 연구소는 1931년에 설립되어 16개의 노벨상을 수상한 과학자들이 속한 기관으로, 지속 가능한 에너지 및 환경 솔루션 개발, 유용한 신소재 제작, 컴퓨팅의 한계 발전, 생명, 물질, 우주의 신비 탐구 등 다양한 분야에서 활동하고 있습니다. 전 세계의 과학자들은 자신의 연구를 위해 연구소의 시설을 활용하고 있으며, 버클리 연구소는 미국 에너지부 산하 과학국을 위해 캘리포니아 대학교에서 관리하는 다중 프로그램 국립 연구소입니다.
