The Instytut Technologii New Jersey (NJIT) uruchamia nowe centrum skupiające się na usprawnianiu prognozowania gwałtownych erupcji słonecznych w oparciu o sztuczną inteligencję oraz rozwijaniu programów edukacyjnych w zakresie nauk o kosmosie.
Instytut Nauk o Pogodzie Kosmicznej (ISWS) w NJIT otrzymał grant w wysokości 5 milionów dolarów NASA utworzenie nowego centrum badawczego skupionego na udoskonalaniu możliwości przewidywania erupcji słonecznych sztuczna inteligencja.
Nowe Centrum Doskonałości w Badań i Edukacji (SEC) zasilane sztuczną inteligencją nawiąże współpracę z NASA, Uniwersytet Nowojorskii IBM w celu rozwoju sztucznej inteligencji i uczenie maszynowe narzędzia poprawiające przewidywalność potężnych erupcji słonecznych w momencie ich wystąpienia, takich jak rozbłyski słoneczne i koronalne wyrzuty masy (CME), a także zwiększają naszą fizyczną wiedzę na temat tych wybuchowych zdarzeń.
Grant, ufundowany przez program Institutional Research Opportunity (MIRO) należący do NASA Office of STEM Engagement Minority University Research and Education Project (MUREP), jest częścią programu Agencja ogłosiła niedawno finansowanie w wysokości 45 milionów dolarów rozwój badań w 21 uczelniach w całym kraju. NJIT dołącza do sześciu innych instytucji służących mniejszościom (MSI), aby otrzymać wsparcie NASA na okres pięciu lat, którego część pomoże również SEC w ustanowieniu szeregu programów edukacyjnych związanych z naukami o kosmosie.
Wykorzystanie sztucznej inteligencji do prognozowania energii słonecznej
„Grant ten tworzy pierwsze w swoim rodzaju centrum, w którym zbiegają się najnowocześniejsze postępy w sztucznej inteligencji, badania pogody kosmicznej i edukacja” – powiedział Haimin Wang, dyrektor ISWS i wybitny profesor fizyki w NJIT, który będzie kierował projektem. „Wykorzystując narzędzia oparte na sztucznej inteligencji do badania podstawowej natury pogody kosmicznej, naszym celem jest znaczne zwiększenie naszej zdolności do interpretowania danych obserwacyjnych ze Słońca w celu dokładnego prognozowania głównych erupcji słonecznych w czasie zbliżonym do rzeczywistego, co jest możliwością wykraczającą poza nasze możliwości do ten punkt.”
„Chcemy przesuwać granice interpretowalnej sztucznej inteligencji i uczenia się opartego na fizyce, integrując wiedzę fizyczną z zaawansowanymi narzędziami sztucznej inteligencji, zapewniając, że modele nie tylko dokonują dokładnych przewidywań, ale także zapewniają spostrzeżenia zgodne z podstawowymi zasadami fizycznymi” – dodał Bo Shen, zastępca dyrektora SEC i adiunkt inżynierii w NJIT.
Wiadomo, że zasilane darmową energią magnetyczną rozbłyski słoneczne i CME napędzają pogodę kosmiczną, taką jak słoneczne burze geomagnetyczne, które mogą zakłócać wszystko, od technologii satelitarnych po sieci energetyczne na Ziemi. Jednakże ograniczone zrozumienie mechanizmów wyzwalających te silnie oddziałujące zdarzenia słoneczne w atmosferze Słońca utrudnia badaczom pogody kosmicznej sporządzanie dokładnych i terminowych prognoz.
Aby wypełnić tę lukę, SEC ISWS planuje zintegrować obserwacje erupcji słonecznych NASA z zaawansowanymi metodami sztucznej inteligencji/uczenia maszynowego, aby zapewnić świeże spojrzenie na to, jak energia magnetyczna gromadzi się w aktywnych obszarach atmosfery słonecznej, przyczyniając się do tak gwałtownych wybuchów gwiazd.
Tworzenie długoterminowego archiwum danych słonecznych
Centrum ma także na celu stworzenie długoterminowego zbioru danych na temat aktywności Słońca w ciągu kilku 11-letnich cykli słonecznych, co potencjalnie da badaczom znacznie głębszy wgląd w prekursory rozbłysków i CME oraz pomoże im w opracowaniu probabilistycznych prognoz tych zdarzeń.
„Główną przeszkodą w zrozumieniu mechanizmów erupcji słonecznych są ograniczone dane dotyczące dużych zdarzeń, takich jak rozbłyski klasy X” – wyjaśnił Wang. „Budowanie dużego, jednorodnego zbioru danych o aktywności Słońca przy użyciu zaawansowanych metod uczenia maszynowego pozwala nam badać te najważniejsze wydarzenia z niespotykaną dotąd rozdzielczością i rytmem, ostatecznie ujawniając mechanizmy erupcji i odblokowując lepsze prognozy pogody kosmicznej”.
Oprócz kierowania rozwojem prognoz pogody kosmicznej opartej na sztucznej inteligencji, SEC należąca do ISWS opracuje również solidny program edukacyjny i informacyjny, zapewniający możliwości badawcze uczniom na wszystkich poziomach — od studentów studiów licencjackich i magisterskich po nauczycieli szkół podstawowych i gimnazjów.
Centrum będzie współpracować z innymi MSI — Kean University i Essex County College — w celu oferowania letnich obozów szkoleniowych, warsztatów i innych inicjatyw mających na celu promowanie edukacji STEM i inspirowanie kolejnego pokolenia badaczy pogody kosmicznej.
Nowo utworzona SEC wspiera multidyscyplinarne wysiłki badawcze ISWS mające na celu zrozumienie i przewidywanie fizyki aktywności słonecznej oraz jej wpływu na pogodę kosmiczną. Flagowym ośrodkiem instytutu jest Centrum Badań Słoneczno-Ziemskich NJIT. Ponadto w ramach Instytutu współpracują uniwersyteckie Centrum Heliofizyki Obliczeniowej, Centrum Big Data, Centrum Badań nad Sztuczną Inteligencją oraz Centrum Matematyki Stosowanej i Statystyki. ISWS prowadzi także witrynę dotyczącą doświadczeń badawczych dla studentów National Science Foundation.
