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(bào)尤為重要。目前，我國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
總臺央視記者 任梅梅：我國自主研發(fā)的、世界首個(gè)面向空間天氣監(jiān)測預(yù)報(bào)的人工智能模型，將于近期正式對外發(fā)布，它能夠預(yù)報(bào)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(bào)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(shí)際上已經(jīng)構(gòu)建了從太陽到地球的多個(gè)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(bào)。
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(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，構(gòu)建了一個(gè)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(gè)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(jì)算耗時(shí)，就需要人工智能的幫助。通過這個(gè)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(shí)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(shí)現(xiàn)快速、實(shí)時(shí)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(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，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(yàn)預(yù)報(bào)的話，我們的準(zhǔn)確率會更高。
實(shí)時(shí)自動識別太陽風(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、預(yù)報(bào)以及研究的各個(gè)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(shí)時(shí)進(jìn)行，以更好地預(yù)報(bào)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(bào)，我們這里面做的實(shí)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(gè)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(bào)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(gè)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(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(shí)每刻都是實(shí)時(shí)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(shí)，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(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)在的太陽就像我們即將沸騰的開水。
為了第一時(shí)間捕捉太陽爆發(fā)，及時(shí)作出預(yù)報(bào)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(gè)臺站，國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——子午工程布局了31個(gè)臺站近300臺設(shè)備，首次實(shí)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(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。專家建議，在不斷加強(qiáng)監(jiān)測預(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(jì)開始，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(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(gè)智能的芯片，它不再完全依賴我們地面做預(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，所以我們希望未來是有一個(gè)自主智能的一個(gè)手段。
(央視新聞客戶端)