Штучний інтелект дозволяє по-новому зрозуміти магнітне поле Сонця

Вчені з Університету Граца досягли прориву в фізиці Сонця, використовуючи штучний інтелект для моделювання магнітного поля у верхніх шарах атмосфери Сонця у квазіреальному часі. Це дослідження, опубліковане в Nature Astronomy, має величезні перспективи для покращення нашого розуміння поведінки Сонця та його впливу на космічну погоду.

Сонячне магнітне поле є основним рушієм космічної погоди, яка може завдати шкоди критично важливим інфраструктурам, таким як електрика, авіація та наші космічні технології. Основним джерелом важких явищ космічної погоди є сонячні активні області, які є областями навколо сонячних плям, де сильні магнітні поля виходять через сонячну поверхню. Поточні можливості спостереження дозволяють вимірювати лише магнітне поле на поверхні Сонця, однак накопичення та виділення енергії відбувається вище в сонячній атмосфері, сонячній короні.

Використовуючи можливості фізичних нейронних мереж, команді вдалося інтегрувати дані спостережень із моделлю магнітного поля без фізичної сили, забезпечуючи всебічне розуміння зв’язку між спостережуваними явищами та основною фізикою, яка керує активністю Сонця. Цей передовий метод є важливою віхою у фізиці Сонця та відкриває нові можливості для чисельного моделювання Сонця.

Дослідники змоделювали еволюцію спостережуваної сонячної активної області та продемонстрували здатність виконувати без силового моделювання магнітного поля в режимі реального часу. Вражаюче те, що цей процес вимагав менше ніж 12 годин обчислювального часу для моделювання серії спостережень тривалістю п’ять днів. Ця безпрецедентна швидкість дозволяє вченим проводити аналіз у реальному часі та прогнозувати сонячну активність, покращуючи нашу здатність передбачати космічні погодні явища.

Команда далі вивчила часову еволюцію вільної магнітної енергії в корональному об’ємі, яка пов’язана з сонячними виверженнями на Сонці, такими як викиди корональної маси — великі плазмові хмари, що викидаються з атмосфери Сонця зі швидкостями 100–3500 км/с. . Порівняння зі спостереженнями за екстремальним ультрафіолетом підтвердило надійність і точність методології. Важливо те, що результати виявили значне зменшення вільної магнітної енергії, як у просторі, так і в часі, яке прямо корелює зі спостережуваними сонячними виверженнями.

Роберт Джаролім, провідний дослідник, сказав: «Наше використання штучного інтелекту в цьому контексті є трансформаційним кроком вперед. Використання методів штучного інтелекту для чисельного моделювання дозволяє нам краще включати дані спостережень і має великий потенціал для подальшого вдосконалення наших можливостей моделювання.»

Доцент Сколтеху Тетяна Подлачикова каже: «Швидкість обчислення має значні перспективи для покращення прогнозування космічної погоди та розширення наших знань про поведінку Сонця».

Це дослідження, проведене вченими з Університету Граца та Сколтеху, є значним прогресом у галузі фізики Сонця. Використовуючи потужність штучного інтелекту та фізичних нейронних мереж, вони досягли моделювання сонячного коронального магнітного поля в реальному часі , революціонізувавши нашу здатність розуміти сонячну активність. Джерело