NASA разработало ИИ для прогноза опасной активности Солнца

Что случилось

Ученые проекта COFFIES, который работает при NASA, разработали модель машинного обучения для раннего прогнозирования солнечной активности. Она способна определить появление активной области на Солнце примерно за 12 час. до того, как та станет заметна на поверхности звезды.

Активные области возникают там, где из недр Солнца поднимаются мощные магнитные поля. На поверхности они проявляются в виде солнечных пятен и могут становиться источниками вспышек и корональных выбросов массы. Потоки излучения и заряженных частиц от таких событий способны влиять на работу спутников, радиосвязь и навигационные системы, а также представлять опасность для астронавтов.

Напрямую увидеть магнитные структуры, пока они находятся под поверхностью Солнца, невозможно. Поэтому модель ищет их косвенные признаки. Она анализирует небольшие изменения магнитного поля и акустических волн, которые постоянно распространяются внутри звезды. Для обучения исследователи использовали наблюдения космической обсерватории солнечной динамики NASA и вычислительные мощности исследовательского центра Эймса.

В основе системы лежит архитектура трансформера со «скользящим окном». Вместо того чтобы одновременно анализировать всю поверхность Солнца, алгоритм последовательно изучает отдельные участки временного ряда, сопоставляя свежие наблюдения с закономерностями, обнаруженными ранее. За счет этого модель может не только зафиксировать признаки будущей активности, но и приблизительно определить место, где появится солнечное пятно.

Сейчас прогнозисты в основном следят за уже сформировавшимися и видимыми активными областями, после чего оценивают вероятность вспышек. Разработка COFFIES должна добавить к этому процессу более ранний этап — обнаружение области еще до ее выхода на поверхность.

Пока модель остается исследовательской и не используется для оперативных прогнозов. Команда намерена проверить ее на большем числе солнечных явлений и доработать перед возможным внедрением в системы мониторинга космической погоды.

Контекст и предпосылки

Прогнозирование космической погоды становится особенно актуальным на фоне высокой активности Солнца. В октябре 2024 года NASA и NOAA объявили, что 25-й солнечный цикл достиг периода максимума. К концу 2025 года пик по числу солнечных пятен уже был пройден, однако специалисты NOAA отмечали, что в следующие один-два года может сохраняться повышенная вероятность сильных геомагнитных бурь.

Одновременно растет зависимость людей от технологий, чувствительных к космической погоде. NOAA круглосуточно наблюдает за Солнцем и околоземным пространством, а в сентябре 2025 года агентство запустило свой первый спутник, специально предназначенный для наблюдений за космической погодой. Такие данные используются центром прогнозирования космической погоды NOAA для предупреждения операторов спутников, энергетических компаний, авиации и других отраслей.

Вероятные последствия

Главная ценность подобных моделей — способность находить закономерности, которые сложно заметить традиционными методами анализа. Это может ускорить изучение процессов, происходящих под поверхностью звезды, и улучшить модели солнечной активности. Однако для реального применения алгоритмам еще предстоит доказать устойчивость на большом объеме наблюдений и разных типах событий.