ذكاء اصطناعي جديد يتنبأ بالعواصف الشمسية قبل اندلاعها

نظام ذكاء اصطناعي جديد تعلم توقع التغيرات الكبرى على الشمس من خلال قراءة الأنماط على سطحها وغلافها الجوي قبل أن تتحول إلى عواصف كاملة.

يغير هذا التقدم طريقة إصدار التحذيرات المبكرة في عالم يعتمد بشكل متزايد على الأقمار الصناعية والملاحة وشبكات الكهرباء المستقرة.

قراءة مؤشرات الشمس
بدلاً من التفاعل مع الإنذارات بعد تصاعد النشاط الشمسي، تشير الأدلة إلى أن ملاحظات طويلة الأمد تُظهر تحولات دقيقة تتصاعد نحو الاضطراب عبر قرص الشمس المرئي.

وثّق سوجيت روي وزملاؤه في مركز مارشال لرحلات الفضاء التابع لناسا هذه الإشارات، وأثبتوا أن الأنماط تظهر باستمرار قبل اندلاع الانفجارات الشمسية الكبرى.

عبر سنوات من الملاحظات، تتكرر نفس الإشارات المبكرة مع تراكم الضغط المغناطيسي وإعادة تنظيم الطاقة تحت سطح الشمس.

البيانات وراء «سوريا»
بدأ التدريب بسلسلة مستمرة من صور الشمس التي جمعتها مرصد ناسا لديناميكيات الشمس (SDO) منذ عام 2010.

يسجل المركب الفضائي صورًا كاملة للقرص في عدة أطوال موجية ويتتبع أيضًا الحقول المغناطيسية السطحية.

زود الباحثون النظام 13 طبقة صور في كل مرة، ليربط بين الغازات الساطعة والساخنة في غلاف الشمس الجوي والحقول المغناطيسية المتوترة.

تُعد هذه العلاقة مهمة لأن الانفجار الشمسي الساطع غالبًا ما يبدأ حيث تتجمع الخطوط المغناطيسية ثم تعيد الاتصال بسرعة.

مخاطر العواصف الشمسية
تحرك الانفجارات الشمسية الطقس الفضائي، أي العواصف في الفضاء القريب من الأرض التي يمكن أن تؤثر على الأقمار الصناعية وشبكات الكهرباء.

يمكن للجسيمات المشحونة إتلاف الإلكترونيات وتسخين الغلاف الجوي العلوي، كما تتدفق التيارات الكهربائية الناتجة عبر خطوط الكهرباء الطويلة مسببة أضرارًا للمحولات.

نظرًا لأن الأحداث الشديدة نادرة، يجب أن يظل نظام التنبؤ موثوقًا أثناء فترات الهدوء دون إصدار إنذارات كاذبة.

نموذج متعدد الاستخدامات
بُني «سوريا» كنموذج أساسي يمكن تكييفه لمهام مختلفة، حيث تعلم النظام عن طريق توقع الصور المستقبلية بدلًا من الاعتماد على تصنيفات جاهزة.

التعلم بالتنبؤ المسبق
تعلم «سوريا» من تسع سنوات من ملاحظات SDO، مستخدمًا أزواجًا من الصور بفاصل ساعة واحدة. وتوقع الشبكة صورة الشمس بعد ساعة، ثم طوّر توقعاته لعدة ساعات.

اختبار التنبؤ الشمسي
حتى عند اختباره على بيانات جديدة، تنبأ النموذج بتجمع الانفجارات الكبرى باستخدام نفس أسلوب التنبؤ بالصور.

التخصيص لمهام محددة
تم لاحقًا تعديل النموذج لتمييز المناطق النشطة وتقدير الرياح الشمسية، محسنًا دقة التنبؤ بالانفجارات والرياح الشمسية لمدة أربعة أيام.

حدود التوقعات
تبقى بعض الميزات الشمسية صعبة للموديلات الحتمية، مثل الحواف المغناطيسية الحادة، وقد يؤدي التنعيم في الصور أحيانًا إلى إخفاء التفاصيل الدقيقة المهمة.

أدوات مفتوحة وحماية حقيقية
أصدرت ناسا النموذج والكود المصدري ليختبره المجتمع العلمي ويحسنه، مع التأكيد على الحاجة للمراجعة البشرية عند استخدامه في التشغيل الفعلي.

كيف تتغير التحذيرات الشمسية
يُظهر «سوريا» كيف يمكن لنظام مدرب جيدًا ربط صور الشمس بالنتائج المستقبلية عبر مهام التنبؤ المختلفة، مع الحاجة لتقديرات أفضل للشكوك وبيانات أوسع لضمان موثوقية التحذيرات.