中國(guó)氣象局消息，根據(jù)我國(guó)“羲和號(hào)”衛(wèi)星觀測(cè)，近日，太陽(yáng)發(fā)生了一次日珥爆發(fā)事件，大量的等離子體物質(zhì)和能量被拋向太空。太陽(yáng)活動(dòng)仍處于高發(fā)期，因此高效、精準(zhǔn)的空間天氣預(yù)報(bào)尤為重要。目前，我國(guó)人工智能賦能空間天氣預(yù)報(bào)取得了新的進(jìn)展。
世界首個(gè)空間天氣
人工智能預(yù)報(bào)模型建成
總臺(tái)央視記者 任梅梅：我國(guó)自主研發(fā)的、世界首個(gè)面向空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的人工智能模型，將于近期正式對(duì)外發(fā)布，它能夠預(yù)報(bào)太陽(yáng)爆發(fā)影響地球的全過(guò)程，將為復(fù)雜空間天氣智能預(yù)報(bào)提供新的技術(shù)手段。
國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心主任 王勁松：在此之前，我們實(shí)際上已經(jīng)構(gòu)建了從太陽(yáng)到地球的多個(gè)人工智能模型。比方說(shuō)針對(duì)太陽(yáng)風(fēng)的模型，叫作“煦風(fēng)”；針對(duì)地球磁場(chǎng)的，叫“天磁”；針對(duì)地球電離層的叫“電穹”，分別針對(duì)不同的區(qū)域進(jìn)行預(yù)報(bào)。
國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心主任 王勁松：沒(méi)有體現(xiàn)從太陽(yáng)到地球整個(gè)因果鏈的物理的關(guān)系，就不可能提高預(yù)報(bào)水平，因此我們就發(fā)明了一種耦合優(yōu)化器，把所有這些大模型裝起來(lái)，構(gòu)建了一個(gè)可以插拔的、未來(lái)可以更新的空間天氣鏈?zhǔn)降娜斯ぶ悄苣Ｐ?，?ldquo;風(fēng)宇”，使得上下游的模式之間能夠相互學(xué)習(xí)，相互傳遞，相互提高對(duì)方的精度。
據(jù)介紹，空間天氣涉及太陽(yáng)、行星際空間、地球磁層、電離層等多個(gè)圈層的相互作用，物理機(jī)制極為復(fù)雜，目前我國(guó)已經(jīng)建立起天地一體化的觀測(cè)體系，如何將海量數(shù)據(jù)快速融合，縮短傳統(tǒng)數(shù)值模型的計(jì)算耗時(shí)，就需要人工智能的幫助。通過(guò)這個(gè)模型，將觀測(cè)數(shù)據(jù)與數(shù)值模式生成的數(shù)據(jù)結(jié)合，可實(shí)現(xiàn)從空間天氣監(jiān)測(cè)、建模到預(yù)警的全鏈路智能化，來(lái)實(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)的空間天氣預(yù)測(cè)。
國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心主任 王勁松：比方說(shuō)我們現(xiàn)在測(cè)試，對(duì)電離層的預(yù)報(bào)精度的誤差小于10%，這已經(jīng)是當(dāng)今最好結(jié)果了。因此在未來(lái)，通過(guò)我們的數(shù)值模型和人工智能模型匹配使用，再加上我們的一些經(jīng)驗(yàn)預(yù)報(bào)的話，我們的準(zhǔn)確率會(huì)更高。
實(shí)時(shí)自動(dòng)識(shí)別太陽(yáng)風(fēng)
助力空間天氣預(yù)報(bào)
記者了解到，人工智能正在助力空間天氣監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)以及研究的各個(gè)環(huán)節(jié)，比如一次太陽(yáng)風(fēng)事件，捕捉到它的跡象、分析它的來(lái)源都可以實(shí)時(shí)進(jìn)行，以更好地預(yù)報(bào)出它未來(lái)的發(fā)展和影響。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任 李暉：AI技術(shù)賦能空間天氣預(yù)報(bào)，我們這里面做的實(shí)際上是根據(jù)太陽(yáng)風(fēng)觀測(cè)數(shù)據(jù)，來(lái)推斷這一段的太陽(yáng)風(fēng)究竟是從太陽(yáng)表面哪個(gè)源區(qū)產(chǎn)生的，我們叫太陽(yáng)風(fēng)源區(qū)的自動(dòng)識(shí)別或者自動(dòng)分類(lèi)。
太陽(yáng)風(fēng)，是指太陽(yáng)外層大氣向外射出的高速帶電粒子流，它與地球磁場(chǎng)及大氣相互作用，可能會(huì)引發(fā)磁暴、產(chǎn)生極光、干擾衛(wèi)星通信與電網(wǎng)系統(tǒng)等。不過(guò)，源于太陽(yáng)表面不同位置的太陽(yáng)風(fēng)，所造成的空間天氣的效應(yīng)也不一樣，有了人工智能的自動(dòng)識(shí)別，可以為空間天氣預(yù)報(bào)提供更有效的信息支撐。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任 李暉：同樣的行星際南向磁場(chǎng)，如果它來(lái)自于日冕物質(zhì)拋射，就有很大概率去預(yù)期接下來(lái)它可能會(huì)發(fā)生一個(gè)比較大的磁暴事件；如果它來(lái)源于高速流，那么它產(chǎn)生的磁暴的強(qiáng)度通常不會(huì)特別大。我們以前是通過(guò)人工來(lái)分類(lèi)，通常都得是這個(gè)事件已經(jīng)發(fā)生完了，才能知道這是一個(gè)CME(日冕物質(zhì)拋射)事件，而現(xiàn)在我們的AI的技術(shù)，從事件的一開(kāi)始，就通過(guò)它的特定的信息去判斷它此刻是什么，接下來(lái)是什么，每時(shí)每刻都是實(shí)時(shí)的。
天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警
提升衛(wèi)星自身防護(hù)
針對(duì)隨機(jī)發(fā)生的太陽(yáng)爆發(fā)事件，我國(guó)正不斷完善天地一體化監(jiān)測(cè)預(yù)警體系。專(zhuān)家表示，與此同時(shí)，提升衛(wèi)星系統(tǒng)自身防護(hù)能力也同樣重要。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任 李暉：所有的太陽(yáng)爆發(fā)都是隨機(jī)現(xiàn)象，就像我們煮一鍋開(kāi)水，在水即將沸騰的時(shí)候，你永遠(yuǎn)不知道第一個(gè)氣泡是在水面上哪個(gè)地方、什么時(shí)間發(fā)生，我們現(xiàn)在的太陽(yáng)就像我們即將沸騰的開(kāi)水。
為了第一時(shí)間捕捉太陽(yáng)爆發(fā)，及時(shí)作出預(yù)報(bào)預(yù)警，我國(guó)已建立起天地一體化空間天氣監(jiān)測(cè)體系，“風(fēng)云衛(wèi)星”“羲和號(hào)”和“夸父一號(hào)”衛(wèi)星，在空中緊盯著太陽(yáng)的一舉一動(dòng)；在地面，中國(guó)氣象局布局73個(gè)臺(tái)站，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——子午工程布局了31個(gè)臺(tái)站近300臺(tái)設(shè)備，首次實(shí)現(xiàn)了對(duì)日地空間環(huán)境全圈層多要素的立體式綜合探測(cè)；空間天氣鏈?zhǔn)綌?shù)值預(yù)報(bào)模型和人工智能預(yù)報(bào)模型的建成，也將為復(fù)雜空間天氣預(yù)報(bào)提供新的技術(shù)手段。專(zhuān)家建議，在不斷加強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)警的同時(shí)，也需提升衛(wèi)星系統(tǒng)自身防護(hù)能力。
國(guó)家空間天氣監(jiān)測(cè)預(yù)警中心主任 王勁松：從航天器的設(shè)計(jì)開(kāi)始，一直到它最后的運(yùn)行，各個(gè)環(huán)節(jié)都必須要考慮到空間天氣的影響。比方衛(wèi)星設(shè)計(jì)的時(shí)候，就要根據(jù)太陽(yáng)活動(dòng)的強(qiáng)弱去判斷，在它的使用壽命中可能經(jīng)受到的輻射上下限是多少，做好相關(guān)防輻射的設(shè)計(jì)。另外像衛(wèi)星它在不同的軌道可能遇到的由于空間天氣變化而導(dǎo)致它受到阻力變化的時(shí)候，它上面所帶的燃料，甚至衛(wèi)星的樣子和它飛行的姿態(tài)都有很多的考慮。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心副主任 李暉：我們希望是在衛(wèi)星上引入人工智能，有這樣的一個(gè)智能的芯片，它不再完全依賴(lài)我們地面做預(yù)報(bào)，再傳給它一個(gè)指令，它是就地采樣、就地分析、就地決策，所以我們希望未來(lái)是有一個(gè)自主智能的一個(gè)手段。
(央視新聞客戶端)