中國氣象局消息,根據(jù)我國“羲和號”衛(wèi)星觀測,近日,太陽發(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。太陽活動仍處于高發(fā)期,因此高效、精準(zhǔn)的空間天氣預(yù)報尤為重要。目前,我國人工智能賦能空間天氣預(yù)報取得了新的進(jìn)展。
世界首個空間天氣
人工智能預(yù)報模型建成
總臺央視記者 任梅梅:我國自主研發(fā)的、世界首個面向空間天氣監(jiān)測預(yù)報的人工智能模型,將于近期正式對外發(fā)布,它能夠預(yù)報太陽爆發(fā)影響地球的全過程,將為復(fù)雜空間天氣智能預(yù)報提供新的技術(shù)手段。
國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心主任 王勁松:在此之前,我們實際上已經(jīng)構(gòu)建了從太陽到地球的多個人工智能模型。比方說針對太陽風(fēng)的模型,叫作“煦風(fēng)”;針對地球磁場的,叫“天磁”;針對地球電離層的叫“電穹”,分別針對不同的區(qū)域進(jìn)行預(yù)報。
國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心主任 王勁松:沒有體現(xiàn)從太陽到地球整個因果鏈的物理的關(guān)系,就不可能提高預(yù)報水平,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,構(gòu)建了一個可以插拔的、未來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,相互提高對方的精度。
據(jù)介紹,空間天氣涉及太陽、行星際空間、地球磁層、電離層等多個圈層的相互作用,物理機(jī)制極為復(fù)雜,目前我國已經(jīng)建立起天地一體化的觀測體系,如何將海量數(shù)據(jù)快速融合,縮短傳統(tǒng)數(shù)值模型的計算耗時,就需要人工智能的幫助。通過這個模型,將觀測數(shù)據(jù)與數(shù)值模式生成的數(shù)據(jù)結(jié)合,可實現(xiàn)從空間天氣監(jiān)測、建模到預(yù)警的全鏈路智能化,來實現(xiàn)快速、實時的空間天氣預(yù)測。
國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心主任 王勁松:比方說我們現(xiàn)在測試,對電離層的預(yù)報精度的誤差小于10%,這已經(jīng)是當(dāng)今最好結(jié)果了。因此在未來,通過我們的數(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)驗預(yù)報的話,我們的準(zhǔn)確率會更高。
實時自動識別太陽風(fēng)
助力空間天氣預(yù)報
記者了解到,人工智能正在助力空間天氣監(jiān)測、預(yù)報以及研究的各個環(huán)節(jié),比如一次太陽風(fēng)事件,捕捉到它的跡象、分析它的來源都可以實時進(jìn)行,以更好地預(yù)報出它未來的發(fā)展和影響。
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副主任 李暉:AI技術(shù)賦能空間天氣預(yù)報,我們這里面做的實際上是根據(jù)太陽風(fēng)觀測數(shù)據(jù),來推斷這一段的太陽風(fēng)究竟是從太陽表面哪個源區(qū)產(chǎn)生的,我們叫太陽風(fēng)源區(qū)的自動識別或者自動分類。
太陽風(fēng),是指太陽外層大氣向外射出的高速帶電粒子流,它與地球磁場及大氣相互作用,可能會引發(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,源于太陽表面不同位置的太陽風(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識別,可以為空間天氣預(yù)報提供更有效的信息支撐。
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副主任 李暉:同樣的行星際南向磁場,如果它來自于日冕物質(zhì)拋射,就有很大概率去預(yù)期接下來它可能會發(fā)生一個比較大的磁暴事件;如果它來源于高速流,那么它產(chǎn)生的磁暴的強(qiáng)度通常不會特別大。我們以前是通過人工來分類,通常都得是這個事件已經(jīng)發(fā)生完了,才能知道這是一個CME(日冕物質(zhì)拋射)事件,而現(xiàn)在我們的AI的技術(shù),從事件的一開始,就通過它的特定的信息去判斷它此刻是什么,接下來是什么,每時每刻都是實時的。
天地一體化監(jiān)測預(yù)警
提升衛(wèi)星自身防護(hù)
針對隨機(jī)發(fā)生的太陽爆發(fā)事件,我國正不斷完善天地一體化監(jiān)測預(yù)警體系。專家表示,與此同時,提升衛(wèi)星系統(tǒng)自身防護(hù)能力也同樣重要。
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副主任 李暉:所有的太陽爆發(fā)都是隨機(jī)現(xiàn)象,就像我們煮一鍋開水,在水即將沸騰的時候,你永遠(yuǎn)不知道第一個氣泡是在水面上哪個地方、什么時間發(fā)生,我們現(xiàn)在的太陽就像我們即將沸騰的開水。
為了第一時間捕捉太陽爆發(fā),及時作出預(yù)報預(yù)警,我國已建立起天地一體化空間天氣監(jiān)測體系,“風(fēng)云衛(wèi)星”“羲和號”和“夸父一號”衛(wèi)星,在空中緊盯著太陽的一舉一動;在地面,中國氣象局布局73個臺站,國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——子午工程布局了31個臺站近300臺設(shè)備,首次實現(xiàn)了對日地空間環(huán)境全圈層多要素的立體式綜合探測;空間天氣鏈?zhǔn)綌?shù)值預(yù)報模型和人工智能預(yù)報模型的建成,也將為復(fù)雜空間天氣預(yù)報提供新的技術(shù)手段。專家建議,在不斷加強(qiáng)監(jiān)測預(yù)警的同時,也需提升衛(wèi)星系統(tǒng)自身防護(hù)能力。
國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心主任 王勁松:從航天器的設(shè)計開始,一直到它最后的運(yùn)行,各個環(huán)節(jié)都必須要考慮到空間天氣的影響。比方衛(wèi)星設(shè)計的時候,就要根據(jù)太陽活動的強(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。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。
中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心副主任 李暉:我們希望是在衛(wèi)星上引入人工智能,有這樣的一個智能的芯片,它不再完全依賴我們地面做預(yù)報,再傳給它一個指令,它是就地采樣、就地分析、就地決策,所以我們希望未來是有一個自主智能的一個手段。
(央視新聞客戶端)