NASA и IBM создали открытую ИИ-модель для предсказания солнечных бурь
NASA совместно с компанией IBM разработала модель искусственного интеллекта (ИИ) Surya. Система способна предсказывать солнечную активность, в том числе мощные вспышки, угрожающие наземной электронике и спутникам на околоземной орбите. Первые тесты показали, что нейросеть способна предупреждать об опасных явлениях за два часа до их возникновения.
Нейросеть была обучена на большом массиве данных — наблюдениях обсерватории солнечной динамики (Solar Dynamics Observatory, SDO). Запущенный в 2010 году аппарат в течение почти 15 лет проводил непрерывную съемку Солнца в высоком разрешении. Он делает изображения каждые 12 секунд в нескольких длинах волн, а также точно измеряет магнитное поле. В результате получается стабильный, хорошо откалиброванный набор данных, охватывающий весь 11-летний солнечный цикл. Обучаясь на этой базе данных, искусственный интеллект может отслеживать тонкие закономерности в поведении Солнца.
Модель Surya способна анализировать огромные объемы данных о солнечной активности, помогая ученым лучше понимать механизмы солнечных извержений и прогнозировать космическую погоду, которая угрожает спутникам, энергосетям и системам связи. Система может использоваться для раннего оповещения операторов спутниковой связи о солнечных вспышках. Она также позволит ученым прогнозировать влияние ультрафиолетового излучения на верхние слои атмосферы Земли.
В отличие от традиционных ИИ-алгоритмов, Surya обучается непосредственно на «сырых» данных. Это позволяет ей быстро адаптироваться для решения широкого круга задач: от отслеживания активных областей на Солнце и прогнозирования вспышечной активности до предсказания скорости солнечного ветра и интеграции данных с других аппаратов, таких как SOHO или «Паркер».
Первые результаты уже демонстрируют значительный прогресс в одной из самых сложных проблем гелиофизики — прогнозировании солнечных вспышек. Surya способна прогнозировать вероятность этих явлений на два часа вперед, и ее точность уже на 16% превосходят существующие контрольные показатели.
Разработка Surya — это не просто научный эксперимент, а необходимость. Современные технологии как на Земле, так и в космосе, крайне уязвимы к воздействию солнечной активности. Мощные солнечные вспышки и корональные выбросы массы могут вызывать геомагнитные бури, которые выводят из строя спутники, а также представляют серьезную угрозу для энергосетей. Для авиации такие события несут риск повышенного радиационного облучения и сбоев в навигации. Для астронавтов, которые отправятся в глубокий космос (например, к Луне или Марсу), точный прогноз солнечной активности станет вопросом выживания. Получая предупреждение о солнечных вспышках, они смогут вовремя укрыться от мощных потоков частиц.
«Точно так же, как мы используем метеорологию для прогнозирования погоды на Земле, прогнозы космической погоды предсказывают условия и события в космической среде, которые могут повлиять на нашу планету. Применение искусственного интеллекта к данным наших гелиофизических миссий — жизненно важный шаг в усилении защиты для астронавтов и космических аппаратов, энергосистем и GPS, а также многих других технологий, которые питают наш современный мир», — сказал директор отдела гелиофизики в штаб-квартире NASA Джозеф Уэстлейк.
Модель Surya и ее тренировочные наборы данных выложены в открытый доступ на платформах Hugging Face и GitHub. Благодаря этому ученые и инженеры по всему миру могут тестировать модель, улучшать ее и находить новые способы применения.
Что такое космическая погода и какие есть методы ее прогнозирования, подробно разобрали в материале.
