NASA зі штучним інтелектом прогнозуватиме сонячні шторми

Як сирена торнадо для небезпечних для життя штормів у центрі Америки, нова модель комп’ютера, яка поєднує штучний інтелект (ШІ) і супутникові дані NASA, може подати тривогу про небезпечну космічну погоду.

Модель використовує штучний інтелект для аналізу вимірювань сонячного вітру (невпинного потоку матеріалу від Сонця) і прогнозування сонячного шторму, який насувається, у будь-якій точці Землі, із завчасним попередженням за 30 хвилин. Це може дати достатньо часу, щоб підготуватися до цих штормів і запобігти серйозному впливу на електромережі та іншу критичну інфраструктуру.

Руйнівна сила сонячних штормів

Сонце постійно викидає сонячний матеріал у космос – як постійним потоком, відомим як «сонячний вітер», так і коротшими, більш енергійними спалахами сонячних вивержень. Коли цей сонячний матеріал стикається з магнітним середовищем Землі (її «магнітосферою»), він іноді створює так звані геомагнітні бурі. Наслідки цих магнітних штормів можуть варіюватися від легких до екстремальних, але у світі, який усе більше залежить від технологій, їхні наслідки стають дедалі руйнівнішими.

Наприклад, руйнівна сонячна буря в 1989 році спричинила відключення електроенергії в Квебеку на 12 годин, зануривши мільйони канадців у темряву та закривши школи та підприємства. Найсильніша сонячна буря за всю історію спостережень, подія Керрінгтона в 1859 році, спричинила пожежі на телеграфних станціях і завадила надсиланню повідомлень. Якби подія Керрінгтона сталася сьогодні, це спричинило б ще серйозніші наслідки, такі як широкомасштабні збої в електропостачанні, постійні відключення електроенергії та перебої в глобальному зв’язку. Такий технологічний хаос може завдати шкоди економіці та поставити під загрозу безпеку та засоби до існування людей у ​​всьому світі.

Крім того, ризик геомагнітних бур і руйнівних наслідків для нашого суспільства зараз зростає, оскільки ми наближаємося до наступного «сонячного максимуму» – піку в 11- річному циклі активності Сонця – який, як очікується, настане десь у 2025 році.

Комп’ютерне навчання

Щоб підготуватися, міжнародна група дослідників з Frontier Development Lab, яка включає NASA, Геологічну службу США та Міністерство енергетики США – використовувала штучний інтелект, щоб шукати зв’язки між сонячним вітром і геомагнітними перешкодами або збуреннями, які завдають шкоди нашій технології.

Дослідники застосували метод ШІ під назвою «глибоке навчання», який навчає комп’ютери розпізнавати шаблони на основі попередніх прикладів. Вони використовували цей тип штучного інтелекту для виявлення зв’язків між вимірюваннями сонячного вітру геліофізичними місіями (включаючи ACE , Wind , IMP-8 і Geotail ) і геомагнітними збуреннями, які спостерігаються на наземних станціях по всій планеті.

На основі цього вони розробили комп’ютерну модель під назвою DAGGER (формально Deep Learning Geomagnetic Perturbation), яка може швидко й точно прогнозувати геомагнітні збурення в усьому світі за 30 хвилин до їх виникнення. За словами команди, модель може створювати прогнози менш ніж за секунду, і прогнози оновлюються щохвилини.

Комп’ютерні моделі

Команда DAGGER протестувала модель проти двох геомагнітних бур, які сталися в серпні 2011 року та березні 2015 року. У кожному випадку DAGGER зміг швидко й точно спрогнозувати наслідки шторму по всьому світу.

Попередні моделі прогнозування використовували ШІ для створення локальних геомагнітних прогнозів для певних місць на Землі. Інші моделі, які не використовували штучний інтелект, дали глобальні прогнози, які не були дуже своєчасними. DAGGER є першим, хто поєднує швидкий аналіз штучного інтелекту з реальними вимірюваннями з космосу та по всій Землі для створення часто оновлюваних прогнозів, які є оперативними та точними для сайтів у всьому світі.

Комп’ютерний код у моделі DAGGER є відкритим вихідним кодом, і, згідно з Упендраном, його можуть прийняти оператори електромережі, супутникові диспетчери, телекомунікаційні компанії та інші, щоб застосувати прогнози для своїх конкретних потреб. Такі попередження можуть дати їм час вжити заходів для захисту своїх активів та інфраструктури від сонячної бурі, що насувається, наприклад, тимчасово відключити чутливі системи або перемістити супутники на інші орбіти, щоб мінімізувати шкоду.

Завдяки таким моделям, як DAGGER, одного дня можуть з’явитися сирени сонячних штормів, які подають сигнал тривоги на електростанціях і в центрах управління супутниками по всьому світу.