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青果期刊 | 大气所:一种基于自监督神经网络的高效闪电波形分类器

青果期刊 | 大气所:一种基于自监督神经网络的高效闪电波形分类器 青研之家
2025-07-11
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导读:浪潮信息AI&HPC团队卢晶雨博士、中科院大气所袁善锋副研究员等近发表标题为《一种基于自监督神经网络的高效闪电波形分类器》的文章。




论文概要:闪电的放电过程包括初始空气击穿、先导通道发展、重新击穿、回击等若干子过程,对应不同的电磁辐射特征。基于闪电波形特征进行高效、精确的闪电放电类型的分类和识别,是雷电物理研究与防护领域的基本需求之一。传统的闪电分类方式通常基于放电脉冲的上升沿、脉冲宽度等关键波形参数的经验阈值进行判断,由于受闪电定位仪探测频段和研究人员主观经验影响,识别准确率不稳定,基本在70%~90%。近年来,基于人工智能方法的分类器已经有不少研究,准确率可达到95%~99%,有望成为一种主流的分类方式,但当前的人工智能研究方法全部依赖纯监督学习,需大量人工标注样本。为解决这一困境,本研究提出一种基于掩码自编码器(MAE)框架的自监督神经网络模型。该模型首先利用大量未标注闪电波形数据进行自监督预训练,在预训练阶段通过重构掩码片段学习闪电信号特征;之后仅需少量标注数据进行监督微调训练,即可实现高准确率的分类任务。


基于掩码自编码器(MAE)框架的自监督人工神经网络闪电波形分类器流程图


闪电波形识别准确率,及两个公开的闪电波形数据集分别应用原文方法和本文方法的准确率对比

/





核心PI




袁善锋
中国科学院
大气物理研究所

简介:

袁善锋,中国科学院大气物理研究所副研究员,硕士生导师。2019年毕业于中国科学院大气物理研究所获博士学位,随后留所作博士后研究,2022年评为副研究员。曾获中国科学院院长奖特别奖、北京市科协青年人才托举工程、博士研究生国家奖学金等荣誉。


研究及招生方向:
1、大气电学
2、闪电高速摄像
3、人工引雷
4、雷电物理与雷电探测

主要科研项目:

1、基于VHF偏振成像探测的闪电通道重新击穿现象研究, 负责人, 国家任务, 2025-01--2028-12;

2、北京市科协2024-2026年度青年人才托举工程项目, 负责人, 地方任务, 2024-01--2026-12;

3、雷暴云起电和闪电始发过程与机制研究, 参与, 国家任务, 2023-01--2027-12;

4、云内先导发展对正地闪放电过程的影响研究, 负责人, 国家任务, 2021-01--2023-12;

5、基于FPGA的雷电射频三维成像系统, 参与, 国家任务, 2021-01--2025-12;

6、中国科学院特别研究助理资助项目, 负责人, 中国科学院计划, 2020-01--2021-12;


3

文章信息:


上述研究成果发表于国际期刊《Geophysical Research Letters》。浪潮信息AI&HPC团队卢晶雨博士论文第一作者,中科院大气所袁善锋副研究员为论文通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金(42027803, 42230609, 42475098)、中国科学院大气物理研究所十四五规划青年项目、中国科学院战略先导专项(XDB0760100)、大气环境与极端气象全国重点实验室自主课题青年项目(2024QN09)联合资助

论文信息:

Lu, J., Li, J., Liu, Y., Yuan, S.*, Pu, Y., Bian, Q., et al. (2025). An efficient lightning classifier using a self‐supervised learning neural network. Geophysical Research Letters.

https://doi.org/10.1029/2025GL115067


点击文末“阅读原文”可查看成果发布源。














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【声明】内容源于网络
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