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面向科學人工智能的自動化數據準備

研究人員推出了REDI,這是一個開源框架,通過統一的五階段管道(攝取、預處理、轉換、結構化、輸出)自動將大規模科學數據集轉化為人工智能就緒數據。它包含可追溯性、可復現性以及代理可調用技能部署。配套工具SetGo可自動化FAIR合規性和目錄發佈。在氣候、蛋白質組學、材料科學和核聚變領域進行了評估,顯示出近乎理想的並行擴展能力,並識別出文件I/O為主要成本。

來源arXiv AI作者: Sean R. Wilkinson, Valentine G. Anantharaj, Jong Youl Choi, Ketan Maheshwari, Marshall McDonnell, Massimiliano Lupo Pasini, Polina Shpilker, Renan Souza, Patrick Widener, Sarp Oral, Wesley Brewer

在科學人工智能領域,大規模數據集的準備工作常常成為瓶頸。領導計算設施管理着龐大的科學數據集,這些數據在作為AI訓練數據之前通常需要大量轉換。然而,現有框架無法完全統一自動化轉換、就緒性評估、來源跟蹤和代理原生部署。為此,研究人員提出了REDI,一個開源框架,旨在通過統一的五階段管道解決這一差距。

REDI的管道包括五個關鍵階段:攝取(ingest)、預處理(preprocess)、轉換(transform)、結構化(structure)和輸出(output)。每個階段都配備儀器化,以確保可復現性,並且整個框架可以部署為代理可調用的技能。此外,配套工具SetGo可以自動化FAIR合規性和目錄發佈,進一步簡化了數據管理流程。

REDI在多個科學領域進行了評估,包括氣候、蛋白質組學、材料科學和核聚變。結果顯示,REDI能夠將所有數據集從原始狀態轉換為AI就緒狀態,輸出經過領域專家參考驗證。初步結果還表明,在氣候變化案例中,REDI在Frontier超級計算機上實現了近乎理想的並行擴展,可擴展到100個節點。

通過儀器化性能分析,研究人員發現文件I/O是管道中的主要成本,而格式選擇成為首要優化槓桿。這些結果確立了REDI作為跨領域平台的地位,能夠為科學AI提供自動化的數據就緒性,將數據準備瓶頸轉化為可復現、可重用的社區資產。REDI的成功展示了自動化數據流水線在加速科學發現方面的潛力,為未來大規模AI訓練數據的製備提供了標準化解決方案。