Подобно сиренам, оповещающим об опасных для жизни торнадо в центре Америки, новая компьютерная модель, сочетающая искусственный интеллект (ИИ) и спутниковые данные НАСА, может подавать сигнал тревоги об опасной космической погоде.

Модель использует искусственный интеллект для анализа данных измерений солнечного ветра космическими аппаратами (непрекращающийся поток вещества от Солнца) и прогнозирует надвигающуюся солнечную бурю с предварительным предупреждением за 30 минут. Это может обеспечить достаточно времени, чтобы подготовиться к этим космическим штормам и предотвратить серьёзные последствия для электросетей и другой критически важной инфраструктуры.

Солнце постоянно выбрасывает своё вещество в космос – как в виде постоянного потока, известного как «солнечный ветер», так и в виде более коротких и энергичных вспышек в результате солнечных извержений. Когда этот солнечный материал попадает в магнитную среду Земли – её «магнитосферу», он вызывает геомагнитные бури. Интенсивность этих магнитных бурь может варьироваться от слабых до умеренных и экстремальных, а в мире, который всё больше зависит от технологий, их последствия становятся всё более разрушительными. Например, разрушительная магнитная буря в 1989 году привела к отключению электричества по всему Квебеку на 12 часов, погрузив миллионы канадцев в темноту и закрыв школы и предприятия. Самая сильная солнечная буря за всю историю наблюдений, Каррингтонское событие в 1859 году, вызвала пожары на телеграфных станциях и помешала отправке сообщений. Если бы событие в Кэррингтоне произошло сегодня, оно имело бы ещё более серьёзные последствия, такие как повсеместные перебои с электричеством, постоянные отключения электроэнергии и перебои в глобальной связи. Такой технологический хаос может нанести ущерб экономике и поставить под угрозу безопасность и средства к существованию людей во всем мире.

Кроме того, риск геомагнитных бурь и разрушительных последствий для нашего общества в настоящее время возрастает по мере приближения к следующему «солнечному максимуму» – пику в очередном 11-летнем цикле активности Солнца, который, как ожидается, наступит в 2024 или 2025 году.

Международная команда исследователей из Frontier Development Lab – государственно-частного партнерства, в которое входят НАСА, Геологическая служба США и Министерство энергетики США, – использовала искусственный интеллект (ИИ) для поиска связей между солнечным ветром и геомагнитными сбоями, или возмущениями, которые наносят ущерб нашей технологии. Исследователи применили метод искусственного интеллекта под названием «глубокое обучение», который обучает компьютеры распознавать паттерны на основе предыдущих примеров. Они использовали этот тип искусственного интеллекта для выявления взаимосвязей между измерениями солнечного ветра в ходе космических гелиофизических миссий (включая ACE, Wind, IMP−8 и Geotail) и геомагнитными возмущениями, наблюдаемыми на наземных станциях по всей планете.

Исходя из этого, они разработали компьютерную модель под названием DAGGER (формально – геомагнитное возмущение с глубоким обучением), которая может быстро и точно предсказывать геомагнитные возмущения по всему миру за 30 минут до их возникновения. По словам команды, модель может выдавать прогнозы менее чем за секунду, и прогнозы обновляются каждую минуту. Команда DAGGER протестировала модель на фоне двух геомагнитных бурь, которые произошли в августе 2011 года и марте 2015 года. В каждом случае DAGGER смог быстро и точно спрогнозировать последствия шторма по всему миру.

Предыдущие модели прогнозирования использовали искусственный интеллект для составления локальных геомагнитных прогнозов для конкретных мест на Земле. Другие модели, в которых не использовался искусственный интеллект, давали глобальные прогнозы, которые были не очень своевременными. DAGGER – первый, кто объединил быстрый анализ искусственного интеллекта с реальными измерениями из космоса и по всей Земле, чтобы генерировать часто обновляемые прогнозы, которые являются оперативными и точными для объектов по всему миру.

С помощью этого искусственного интеллекта теперь возможно делать быстрые и точные глобальные прогнозы и принимать обоснованные решения в случае солнечной бури, тем самым минимизируя – или даже предотвращая – разрушения для современного общества.

Компьютерная модель DAGGER имеет открытый исходный код, и с его помощью операторы электросетей, диспетчеры спутников, телекоммуникационные компании и другие могут использовать прогнозы для своих конкретных нужд. Такие предупреждения могли бы дать им время для принятия мер по защите своих активов и инфраструктуры от надвигающейся солнечной бури, таких как временное отключение чувствительных систем или перевод спутников на другие орбиты для минимизации ущерба.