Newswise – LOS ALAMOS، NM، 7 آگوست 2023 – در یک سال تاریخی برای آزمایشگاه ملی لس آلاموس، چهار دانشمند در مسابقه جوایز تحقیقات شغلی اولیه وزارت انرژی، بودجه چند ساله را برای پروژه های خود به دست آوردند.
تام میسون، مدیر آزمایشگاه، گفت: «دانشمندان اولیه زندگی آینده آزمایشگاه هستند، بنابراین بسیار خوشحال کننده است که ببینیم این چهار محقق توسط جوایز DOE به رسمیت شناخته شده اند. به ریچ، کوهن، آندری و یو که این پروژه های برجسته را تکمیل کردند تبریک می گویم.
برندگان و پروژه های تحقیقاتی آنها عبارتند از:
- Rich Fiorella، بهبود مدل‌سازی تغییرات اکولوژیکی ساحلی-شهری با استفاده از نسبت‌های ایزوتوپ آب پایدار و ردیاب‌های دیجیتال.
- کان لیو، درک منشا توده هادرونیک.
- آندری لوخوف، بهبود ریاضیات زیربنایی یادگیری ماشینی برای فیزیک کوانتومی چند بدنه، شبکه‌های الکتریکی، آشفتگی و نظریه‌های میدانی.
- یو ژانگ، افزایش قابلیت‌های مدل‌سازی چند مقیاسی برای الکترودینامیک کوانتومی مولکولی در محاسبات Exascale DOE.
Rich Fiorella: بررسی فرآیندهای چرخه آب و افراط در محیط‌های ساحلی و شهری با استفاده از نشانگرهای نسبت ایزوتوپ آب و برچسب‌های دیجیتال.
این پروژه یک سیستم جامع ردیاب آب جدید را در مدل سیستم زمین Exascale (E3SM) وزارت انرژی توسعه می‌دهد که نسبت‌های ایزوتوپ آب پایدار را در بر می‌گیرد، یک امضای ژئوشیمیایی رایج که برای درک فرآیندهای چرخه آب استفاده می‌شود. این تحقیق با توسعه راه‌های جدید برای پیوند مشاهدات با شبیه‌سازی‌ها و با ارائه درک بهبودیافته در سطح فرآیند از فرآیندهای هیدرولوژیکی و بازخوردهای پیچیده بین شهرنشینی و تغییرات ساحلی و اکولوژیکی، به محدودیت‌های موجود در نمایش سیستم‌های ساحلی و شهری در مدل‌های سیستم زمینی می‌پردازد.
پیوند این سیستم ردیابی جدید با قابلیت‌های موجود به محققان این امکان را می‌دهد تا از E3SM بهبودیافته برای مطالعه تغییرات ساحلی، آسیب‌پذیری در برابر رویدادهای شدید، تأثیرات شهرنشینی بر بارندگی و سیل و راه‌حل‌های بالقوه برای افزایش انعطاف‌پذیری شهرهای ساحلی استفاده کنند. این تحقیق توسط دفتر تحقیقات زیستی و محیطی برای تامین مالی انتخاب شد.
“من واقعاً در مورد جایزه شغلی اولیه هیجان‌زده هستم، زیرا به من امکان می‌دهد نسبت ایزوتوپ و ابزارهای ردیاب آب را در مدل سیستم زمین شاخص DOE اعمال کنم، به ما امکان می‌دهد تغییرات در سیستم‌های ساحلی و شهری را درک کنیم و به طور بالقوه به ما امکان می‌دهد از مدل به عنوان یک مدل استفاده کنیم. فیورلا گفت: محل آزمایش برای افزایش تاب‌آوری شهرهای ساحلی.
فیورلا همکار پژوهشی در بخش علوم زمین و محیط زیست در لس آلاموس است. او مدرک لیسانس شیمی و مطالعات محیطی از دانشگاه پیتسبورگ و کارشناسی ارشد در علوم زمین و محیط زیست و دکتری دریافت کرد. در زمین شناسی از دانشگاه میشیگان-آن آربور. علایق تحقیقاتی او در لس آلاموس بر استفاده از نسبت های پایدار آب و ایزوتوپ کربن برای درک تغییرات در چرخه آب و کربن زمین و کاربردهای این شاخص ها و تأثیرات این چرخه ها بر اکوسیستم، جامعه و امنیت محیطی متمرکز است.
کان لیو: کاوش توده هادرونیک ظهور با اندازه گیری ساختار پیون در آزمایش AMBER.
درک منشاء جرم هادرونیک، که 99 درصد از جهان مرئی ما را تشکیل می دهد، یکی از اهداف اصلی فیزیک هسته ای است. تصور می‌شود که بیشتر جرم از نیروی قوی ناشی می‌شود که کوارک‌ها و گلوئون‌ها را محکم به یکدیگر متصل می‌کند، بنابراین اندازه‌گیری ساختار کوارک-گلئون هادرون به توضیح چگونگی پدید آمدن جرم هادرون از طریق برهمکنش قوی کمک می‌کند. برخلاف فراوانی داده ها در مورد ساختار پروتون، داده های مربوط به ساختار پیون بسیار کمیاب و قدیمی هستند. این پروژه ساختار داخلی پایون را با برخورد پیون‌های پرانرژی در آزمایش AMBER در سرن با توسعه یک آشکارساز برای بهبود طیف‌سنج AMBER بررسی می‌کند. این کار بهترین اندازه گیری ساختار پیون را امکان پذیر می کند و به محققان کمک می کند تا مکانیسم های منتهی به ظهور جرم هادرونیک را درک کرده و محدود کنند.
لیو که یک فیزیکدان هسته ای بود، به عنوان یک دانشیار تحقیقاتی به لوس آلاموس پیوست و دکترای خود را دریافت کرد. از دانشگاه پکن در چین، فوق دکترای آزمایشگاه شد و سپس به یک دانشمند تمام وقت تبدیل شد. علایق تحقیقاتی او بر درک ساختار داخلی نوکلئون متمرکز است. از زمان پیوستن به آزمایشگاه، او عمدتاً روی آزمایش‌های هدف ثابت Drell-Yan در Fermilab کار کرده است و ساختار داخلی پروتون را بررسی می‌کند.
لیو گفت: «دریافت جایزه DOE Early Career Award یک افتخار باورنکردنی است که تحقیقات ما را در مورد ساختار داخلی پایون تقویت می‌کند و درک ما را برای روشن کردن منشاء اساسی جهان مرئی ما گسترش می‌دهد.»
آندری لوخوف: احیای میدان‌های تصادفی مارکویی برای یادگیری ماشین علمی: ریاضیات جدید برای یک چارچوب قدیمی.
هدف این پروژه حذف موانع شناخته شده در یادگیری ماشینی علمی با اصلاح ریاضیات برای یک کلاس عمومی از توزیع‌های احتمال معروف به میدان‌های تصادفی مارکوف (MRFs) است. این کار به چالش طراحی مجموعه‌ای از الگوریتم‌های یادگیری کارآمد می‌پردازد که شامل تقارن‌های فیزیکی، مدیریت مجموعه داده‌های ناهمگن و پر سر و صدا و ساخت MRF به شکلی است که امکان تولید و نمونه‌برداری را پیش‌بینی می‌کند.
برای نشان دادن کاربرد وسیع روش‌ها، این مطالعه بر روی مسائلی در چندین حوزه علمی متمرکز است که نیازمند مطالعه دقیق مدل‌های شبکه احتمالی قابل تفسیر و مبتنی بر فیزیک از داده‌های توزیع‌شده است: فیزیک کوانتومی چند جسمی، شبکه‌های الکتریکی، آشفتگی، و نظریه‌های میدان. این پروژه توسط دفتر برنامه تحقیقات محاسبات علمی پیشرفته انتخاب شد.
لوهوف گفت: «جایزه شغلی اولیه منحصر به فرد است زیرا از چشم انداز بلندمدت پشتیبانی می کند و تداوم تحقیقات را در یک دوره پنج ساله امکان پذیر می کند. این سرمایه‌گذاری قابل توجه در مطالعه توزیع‌های احتمالی در مقیاس بزرگ به ما امکان می‌دهد تا پتانسیل کامل نتایج امیدوارکننده اولیه در یادگیری ماشین علمی را که با همکاران در بخش تئوری به دست آمده است، توسعه دهیم.
لوهوف دستیار پژوهشی در بخش نظری در لس آلاموس است. او دکتری دارد. در فیزیک آماری از دانشگاه پاریس-سود و مدرک کارشناسی ارشد در فیزیک نظری از École Polytechnique و École Normale Supérieure. علایق دیرینه او شامل الگوریتم های یادگیری آماری، مسائل استنتاج و بهینه سازی در شبکه ها و محاسبات کوانتومی است. او محقق اصلی چندین پروژه یادگیری ماشین مبتنی بر فیزیک در لوس آلاموس بوده است.
یو ژانگ: اکوسیستم چند مقیاسی برای الکترودینامیک کوانتومی مولکولی.
کنترل شیمی و خواص مولکولی با نور از طریق تشکیل شبه ذرات کوانتومی، یعنی پلاریتون ها، از طریق جفت شدن قوی بین مولکول ها و میدان تابش کوانتیزه شده در داخل یک حفره نوری امکان پذیر شده است. شبیه‌سازی‌های نظری در حال پرواز دینامیک پولاریتون برای درک این سیستم‌های ترکیبی ماده نور ضروری است. با این حال، پیچیدگی این سیستم‌ها، که با برهمکنشهای منسجم و پراکنده متعدد در مقیاس‌های زمانی و طولی مختلف مشخص می‌شود، مدل‌سازی را به یک چالش مهم تبدیل می‌کند.
در پاسخ به این چالش چند مقیاسی، این پروژه یک اکوسیستم جامع، مقیاس پذیر و چند مقیاسی را توسعه می دهد که اپتیک کوانتومی، الکترومغناطیسی محاسباتی و شیمی کوانتومی را پل می کند. هدف، ارائه قابلیت‌های مدل‌سازی چند مقیاسی پیشرفته برای توصیف برهمکنشهای خودسازگار در سیستم‌های ترکیبی ماده نوری در چارچوب دقیق الکترودینامیک کوانتومی مولکولی در رایانه‌های مقیاس DOE است. این تحقیق برای تامین مالی دفتر علوم پایه انرژی انتخاب شد.
ژانگ گفت: «از دریافت جایزه شغلی اولیه DOE بسیار مفتخر و سپاسگزارم. “این بودجه ما را قادر می سازد تا مدل سازی چند مقیاسی را پیش ببریم، و راه را برای درک اساسی و دستکاری تعاملات ماده سبک با پیامدهای گسترده در چندین رشته علمی هموار می کند.”
جان یک دانشیار پژوهشی در بخش تئوری در لس آلاموس است. او مدرک لیسانس فیزیک را از دانشگاه Sun Yat-sen دریافت کرد و دکترای خود را دریافت کرد. در فیزیک شیمی از دانشگاه هنگ کنگ. یو به توسعه و کاربرد مدل‌های نظری و روش‌های محاسباتی در زمینه‌های مختلف فیزیک شیمیایی، از جمله انتقال کوانتومی، پراکندگی کوانتومی، سیستم‌های کوانتومی باز، دینامیک غیرآدیاباتیک و برهمکنشهای ماده نوری علاقه‌مند است.
درباره برنامه تحقیقات شغلی اولیه
محققان در دانشگاه‌های DOE و آزمایشگاه‌های ملی برای دریافت جوایز تحت برنامه تحقیقات شغلی اولیه DOE با یکدیگر رقابت می‌کنند. این وجوه از دانشمندان برجسته در مراحل اولیه شغلی با تحریک مشاغل آنها در رشته‌هایی که از طریق برنامه‌های دفتر علوم تامین می‌شوند، حمایت می‌کند.
برای اطلاعات بیشتر مراجعه کنید برنامه تحقیقات شغلی اولیه صفحه
-30-
LA-UR-23-28340
