Collaborative Research: CDS&E: AI-Enhanced Exascale Simulations Of The Earliest Galaxies

合作研究:CDS

基本信息

  • 批准号:
    2108076
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 46.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2021-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Impressive recent advances in accelerating physics-based scientific simulations using deep neural network-trained surrogate models have stimulated this project, to use such models to accelerate cosmological simulations of the formation of the first galaxies, including chemical pre-enrichment by Population III stars. The surrogate model will be trained on high-resolution adaptive mesh refinement (AMR) simulations and validated by incorporating it into AMR simulations of lower spatial resolution. Once validated, this approach will become part of Enzo-E, the highly scalable version of the widely used Enzo code. A principal goal is to establish the validity and usefulness of this pathfinding approach, addressing a frontier problem in astronomy by combining numerical simulations with machine learning. This technical methodology can be customized for other astrophysical situations where a vast range of scales inhibits a direct numerical assault. It will also help to stimulate adoption of surrogate models in multiple disciplines, and lead to improved science-informed deep learning neural network designs.The surrogate model, to be called Pop3Net, is composed of several convolutional deep neural networks of custom design which predict when and where Pop III stars form, and other networks that emulate radiative and chemical feedback effects. Pop3Net will be trained using state-of-the-art full-physics simulations of the formation of the first galaxies. The hybrid Enzo-E+Pop3Net code will be used to simulate the formation of large ensembles of high redshift galaxies, computing synthetic observations using the Powderday package, to compare with future data from the James Webb Space Telescope and the Nancy Grace Roman Space Telescope. This part of the work will examine how sensitive galaxy properties are to the chemical enrichment history of the first galaxies, including supersonic baryon-dark matter streaming velocity effects.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
最近在使用深度神经网络训练的代理模型加速基于物理的科学模拟方面取得了令人印象深刻的进展,这刺激了这一项目,即使用这种模型来加速对第一批星系形成的宇宙学模拟,包括人口III恒星的化学预浓缩。代理模型将在高分辨率自适应网格细化(AMR)模拟上进行训练,并通过将其合并到较低空间分辨率的AMR模拟中进行验证。一旦得到验证,这种方法将成为Enzo-E的一部分,Enzo-E是广泛使用的Enzo代码的高度可伸缩版本。一个主要目标是确定这种寻路方法的有效性和有用性,通过将数值模拟与机器学习相结合来解决天文学中的一个前沿问题。这种技术方法可以为其他天体物理情况定制,在这些情况下,大范围的尺度阻止了直接的数字攻击。它还将有助于促进在多个学科中采用代理模型,并导致改进的科学知识深度学习神经网络设计。代理模型将被称为Pop3Net,由几个定制设计的卷积深度神经网络组成,这些网络预测POP III恒星形成的时间和地点,以及其他模拟辐射和化学反馈效应的网络。Pop3Net将使用最先进的全物理模拟第一批星系的形成进行培训。混合的Enzo-E+Pop3Net代码将被用来模拟大型高红移星系系综的形成,使用Powderday程序包计算合成观测,以与詹姆斯·韦伯太空望远镜和南希·格雷斯·罗马太空望远镜未来的数据进行比较。这部分工作将检验星系属性对第一批星系的化学富集史有多敏感,包括超音速重子-暗物质流动速度效应。这一奖项反映了NSF的法定任务,并通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Connecting Primordial Star-forming Regions and Second-generation Star Formation in the Phoenix Simulations
连接凤凰模拟中的原始恒星形成区域和第二代恒星形成
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ac6c87
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Wells, Azton I.;Norman, Michael L.
  • 通讯作者:
    Norman, Michael L.
{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

Michael Norman其他文献

The Balance Point: Keeping Serial Bibliographic Records Viable in a Digital Age
  • DOI:
    10.1016/j.serrev.2004.08.002
  • 发表时间:
    2004-01-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
  • 作者:
    Allan Scherlen;Michael Norman
  • 通讯作者:
    Michael Norman
Genomic analysis of two all-stage stripe rust resistance genes in the Vavilov wheat landrace AGG40807WHEA1
  • DOI:
    10.1007/s00122-025-04965-1
  • 发表时间:
    2025-07-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.200
  • 作者:
    Raghvendra Sharma;Chunhong Chen;Peng Zhang;Hemlata Bharti;Venu Kumaran Vikas;Michael Norman;Katherine Dibley;Adnan Riaz;Tim Hewitt;Sami Hoxha;Kerrie Forrest;Evans Lagudah;Harbans Bariana;Urmil Bansal;Lee Hickey;Sambasivam Periyannan
  • 通讯作者:
    Sambasivam Periyannan
Rapid publication: Flanking markers define the X‐linked hypophosphatemic rickets gene locus
快速发表:侧翼标记定义了 X 连锁低磷血症性佝偻病基因座
  • DOI:
  • 发表时间:
    1993
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.2
  • 作者:
    M. Econs;P. Fain;Michael Norman;M. Speer;M. Pericak;Peggy A. Becker;D. Barker;A. Taylor;M. Drezner
  • 通讯作者:
    M. Drezner
Shine a light
照亮
  • DOI:
    10.1038/427692a
  • 发表时间:
    2004-02-19
  • 期刊:
  • 影响因子:
    48.500
  • 作者:
    Michael Norman
  • 通讯作者:
    Michael Norman
Air quality impacts of a large waste fire in Stockholm, Sweden
瑞典斯德哥尔摩大型废物火灾对空气质量的影响
  • DOI:
    10.1016/j.atmosenv.2023.120124
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Karine Elihn;Joost Dalmijn;Jean Froment;Alexander Håland;J. Johansson;H.L. Karlsson;Jonathan W. Martin;T. Mikoviny;Michael Norman;F. Piel;Ioannis Sadiktsis;Daniel Schlesinger;S. Silvergren;N.V. Srikanth Vallabani;A. Wisthaler;S. Steimer
  • 通讯作者:
    S. Steimer

Michael Norman的其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year }}
  • 期刊:
  • 影响因子:
    {{ item.factor }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

{{ truncateString('Michael Norman', 18)}}的其他基金

CloudBank: Managed Services to Simplify Cloud Access for Computer Science Research and Education
CloudBank:简化计算机科学研究和教育云访问的托管服务
  • 批准号:
    1925001
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
Category I. Computing without Boundaries: Cyberinfrastructure for the Long Tail of Science
第一类:无边界计算:科学长尾的网络基础设施
  • 批准号:
    1928224
  • 财政年份:
    2019
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
Collaborative Research: Building the Community for the Open Storage Network
协作研究:构建开放存储网络社区
  • 批准号:
    1747490
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Realistic Simulations of the Intergalactic Medium: The Search for Missing Physics - Part 2
星际介质的真实模拟:寻找缺失的物理现象 - 第 2 部分
  • 批准号:
    1810774
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research:Framework:Software:NSCI:Enzo for the Exascale Era (Enzo-E)
合作研究:框架:软件:NSCI:Exascale时代的Enzo(Enzo-E)
  • 批准号:
    1835402
  • 财政年份:
    2018
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: CDS&E: Renaissance Simulations Laboratory to Model and Explore the First Galaxies in the Universe
合作研究:CDS
  • 批准号:
    1615848
  • 财政年份:
    2016
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Realistic Simulations of the Intergalactic Medium: The Search for Missing Physics
星际介质的真实模拟:寻找缺失的物理现象
  • 批准号:
    1516003
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
BD Hubs: Collaborative Proposal: WEST: A Big Data Innovation Hub for the Western United States
BD 中心:协作提案:WEST:美国西部大数据创新中心
  • 批准号:
    1550328
  • 财政年份:
    2015
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CC-NIE Networking Infrastructure: Configurable, High-Speed, Extensible Research Bandwidth (CHERuB)
CC-NIE 网络基础设施:可配置、高速、可扩展的研究带宽 (CHERuB)
  • 批准号:
    1340964
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
SI2-SSE: Petascale Enzo: Software Infrastructure Development and Community Engagement
SI2-SSE:Petascale Enzo:软件基础设施开发和社区参与
  • 批准号:
    1440709
  • 财政年份:
    2014
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant

相似国自然基金

Research on Quantum Field Theory without a Lagrangian Description
  • 批准号:
    24ZR1403900
  • 批准年份:
    2024
  • 资助金额:
    0.0 万元
  • 项目类别:
    省市级项目
Cell Research
  • 批准号:
    31224802
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research
  • 批准号:
    31024804
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Cell Research (细胞研究)
  • 批准号:
    30824808
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目
Research on the Rapid Growth Mechanism of KDP Crystal
  • 批准号:
    10774081
  • 批准年份:
    2007
  • 资助金额:
    45.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似海外基金

Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
  • 批准号:
    2348998
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: REU Site: Earth and Planetary Science and Astrophysics REU at the American Museum of Natural History in Collaboration with the City University of New York
合作研究:REU 地点:地球与行星科学和天体物理学 REU 与纽约市立大学合作,位于美国自然历史博物馆
  • 批准号:
    2348999
  • 财政年份:
    2025
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Investigating Southern Ocean Sea Surface Temperatures and Freshening during the Late Pliocene and Pleistocene along the Antarctic Margin
合作研究:调查上新世晚期和更新世沿南极边缘的南大洋海面温度和新鲜度
  • 批准号:
    2313120
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
NSF Engines Development Award: Utilizing space research, development and manufacturing to improve the human condition (OH)
NSF 发动机发展奖:利用太空研究、开发和制造来改善人类状况(OH)
  • 批准号:
    2314750
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Cooperative Agreement
Doctoral Dissertation Research: How New Legal Doctrine Shapes Human-Environment Relations
博士论文研究:新法律学说如何塑造人类与环境的关系
  • 批准号:
    2315219
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Non-Linearity and Feedbacks in the Atmospheric Circulation Response to Increased Carbon Dioxide (CO2)
合作研究:大气环流对二氧化碳 (CO2) 增加的响应的非线性和反馈
  • 批准号:
    2335762
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Using Adaptive Lessons to Enhance Motivation, Cognitive Engagement, And Achievement Through Equitable Classroom Preparation
协作研究:通过公平的课堂准备,利用适应性课程来增强动机、认知参与和成就
  • 批准号:
    2335802
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Using Adaptive Lessons to Enhance Motivation, Cognitive Engagement, And Achievement Through Equitable Classroom Preparation
协作研究:通过公平的课堂准备,利用适应性课程来增强动机、认知参与和成就
  • 批准号:
    2335801
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
Collaborative Research: Holocene biogeochemical evolution of Earth's largest lake system
合作研究:地球最大湖泊系统的全新世生物地球化学演化
  • 批准号:
    2336132
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Standard Grant
CyberCorps Scholarship for Service: Building Research-minded Cyber Leaders
Cyber​​Corps 服务奖学金:培养具有研究意识的网络领导者
  • 批准号:
    2336409
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 46.35万
  • 项目类别:
    Continuing Grant
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了