Запущена «умная» модель предсказания космической погоды

Наблюдения за Солнцем ежедневно дает ученым громадный объем разнообразной информации, необходимой для прогнозирования космической погоды. Разработчики алгоритма Surya, названного в честь древнеиндийского бога Солнца, привлекают к анализу модель машинного обучения.

Дмитрий ПавловАвтор Hi-Tech Mail

NASA запустило Surya, свою новую модель искусственного интеллекта для гелиофизики, которая предоставит ученым, изучающим солнечную энергию, инструменты для улучшения исследований и прогнозирования космической погоды. Модель названа в честь древнеиндийского бога Сурья, который, по преданию, ежедневно путешествовал по небу с востока на запад в солнечной колеснице.

Доктор из Юго-Западного исследовательского института Андрес Муньос-Харамильо возглавил группу ученых из нескольких институтов и университетов, сыгравших решающую роль в обработке научных данных, разработке и отладке мощного приложения. Он займется автоматическим прогнозированием солнечной активности, в частности корональных выбросов массы и других явлений, определяющих космическую погоду.

Андрес Муньос-Харамильо работает в отделе науки и исследований Солнечной системы SwRI в Боулдере, штат Колорадо. По словам признанного специалиста по Солнцу, владеющего навыками руководства проектами в области машинного обучения, Surya — это своего рода визуальный GPT (Generative Pre-trained Transformer, генеративный предобученный преобразователь) для гелиофизики. Разработчики обучили модель, используя огромные объемы данных высокого разрешения, полученных Обсерваторией солнечной динамики (SDO). Эти уникальные изображения раскрывают солнечную активность и дают представление о физических процессах, лежащих в ее основе.

Космический телескоп SDO NASA предназначен для понимания причин солнечной изменчивости и ее влияния на Землю путем изучения солнечной атмосферы в малых масштабах пространства и времени на многих длинах волн одновременно. Разработанный NASA в сотрудничестве с корпорацией IBM и другими компаниями алгоритм Surya — важный шаг вперед в прогнозировании космической погоды, которая может серьезно влиять на энергетику, связь, авиацию, сельское хозяйство и здоровье людей.

Солнце представляет собой сложнейший организм и состоит из множества структур, все из которых подчиняются одним и тем же базовым физическим законам. Если посмотреть на видеозаписи звезды, можно различить такие элементы, как активные области, яркие в ультрафиолетовом диапазоне или темные в видимом. Там видны петли и корональные дыры. Модель искусственного интеллекта учит визуальный «язык» Солнца, устанавливает взаимосвязи между различными структурами светила для лучшего понимания общей солнечной среды.

В течение последних 15 лет SDO непрерывно собирает данные высокого разрешения с помощью трех инструментов в разных диапазонах длин волн, чтобы лучше понять солнечную активность и ее влияние на космическую погоду. Единственный реальный способ по-настоящему использовать такой массив данных — это использовать модели искусственного интеллекта. NASA призывает научное и прикладное сообщество тестировать и изучать эту модель для разработки инновационных решений, которые используют уникальную ценность непрерывных, стабильных и длительных наборов данных.

Surya является частью стратегии ИИ «5+1», разработанной дирекцией по научным данным NASA. Она разрабатывает базовые модели для каждого научного подразделения, а также одну большую языковую модель, связывающую их воедино для ускорения научных исследований и принятия решений. Архитектуру ИИ Surya совместно с IBM разработала Группа межведомственного внедрения и перспективных концепций искусственного интеллекта (IMPACT AI) NASA в Центре космических полетов имени Маршалла в Хантсвилле, штат Алабама.

В ходе разработки приложения команда Surya использовала опыт создания первой базовой модели IMPACT AI для данных о Земле, ориентированных на спутниковые снимки атмосферных явлений, океана и суши.

Система была обучена на основе данных, собранных за девять лет с помощью инструмента Atmospheric Imaging Assembly (AIA) SDO. Научная группа улучшила данные полного разрешения, скорректировав ошибки прибора и другие аномалии данных, обеспечивая при этом их временную и пространственную согласованность.

Surya использует архитектуру модели искусственного интеллекта Transformer, чтобы преобразовать данные и придать им максимум информативности. Цель состоит в том, чтобы определить, как генерируется и структурируется магнитное поле Солнца, а также как его накопленная магнитная энергия преобразуется и высвобождается в гелиосферу и геокосмос в форме солнечного ветра, частиц высоких энергий и вариации солнечного излучения. В конечном итоге Surya может выйти за рамки солнечных снимков и научится параллельно создавать магнитограммы, данные о светимости разных участков и другие наборы гелиофизических данных, заложив основу для единой модели ИИ системы «Солнце-гелиосфера».

Интерпретация визуального языка Солнца может быть похожа на одновременный перевод GPT на английский с испанского и португальского — языков, которые очень похожи. Это потребует от нас определенных усилий, но я верю, что это возможно.Андрес Муньос-Харамильо руководитель проекта.

NASA предоставляет открытый доступ к модели и программному коду.

О недавней мощнейшей вспышке на Солнце мы рассказали тут.

• космос
• Искусственный интеллект

Поделиться