هوش مصنوعی تندباد فضایی را پیش بینی می‌کند

به گزارش خبرگزاری مهر به نقل از اینترستینگ انجینرینگ، محققان با تحلیل مشاهدات ماهواره‌ای جمع‌آوری‌شده از قطب شمال در سال ۲۰۱۴، موفق به رصد نوع کاملاً جدیدی از رویدادهای آب‌وهوای فضایی شدند که در واقع یک شفق قطبی غول‌پیکر به شکل گردباد بود.
این تندباد، برخلاف طوفان‌های روی زمین، از جریان ذرات باردار الکتریکی در لایه‌های فوقانی اتمسفر شکل گرفته است.
این پدیده که «تندباد فضایی» نامیده می‌شود، می‌تواند در عملکرد ماهواره‌ها، ارتباطات رادیویی، سیستم‌های ناوبری و رادارها اختلال ایجاد کند.
پدیدهٔ مذکور را با وجود تأثیرات احتمالی‌اش به‌سختی می‌توان یافت.
محققان مجبور بودند مجموعه‌های وسیعی از عکس‌های ماهواره‌ای را به‌طور دستی بررسی کنند که فرایندی کند است و رصد در مقیاس کلان را تقریباً غیرممکن می‌کند.
اکنون گروهی از محققان چینی راه‌حلی برای این چالش یافته‌اند.
آن‌ها در این باره نوشته‌اند: «ما برای غلبه بر چالش مذکور، یک سیستم هوش مصنوعی توسعه دادیم که قادر به رصد خودکار و تعیین تندبادهای فضایی در عکس‌های فرابنفشی است که ماهواره‌ها ثبت کرده‌اند.»
چالش پیش‌روی محققان فقدان داده نبود، بلکه فقدان روش‌هایی برای تحلیل آن‌ها بود.
تندبادهای فضایی در یونوسفر و مگنتوسفر و در نزدیکی قطب‌های مغناطیسی زمین رخ می‌دهند.
در این نقاط، جریان‌هایی از ذرات باردار با اتمسفر سیارهٔ خاکی واکنش نشان می‌دهند.
این رویدادها شفق‌های قطبی چرخان و بزرگی می‌سازند که صدها کیلومتر از آسمان را می‌پوشانند.
محققان در سال ۲۰۲۱ میلادی نخستین تندباد فضایی را ثبت کردند؛ هرچند رویداد مذکور در سال ۲۰۱۴ میلادی اتفاق افتاده بود.
در آن زمان پژوهشگران یک پلاسمای مارپیچ با عرض حدود هزار کیلومتر را برفراز قطب شمال، که به مدت هشت ساعت وجود داشت، شناسایی کردند.
این اکتشاف یک نوع ناشناخته از رویدادهای آب‌وهوای فضایی را آشکار کرد.
آنچه سبب شد این اکتشاف تعجب‌برانگیز باشد، آن بود که طوفان طی شرایط ژئومغناطیسی فوق‌العاده آرام رخ داده بود.
محققان تا آن زمان تصور می‌کردند اختلالات آب‌وهوای فضایی بزرگ، با بازه‌هایی از فعالیت‌های شدید خورشیدی و ژئومغناطیسی همراه است.
یافته‌ها نشان‌دهندهٔ یک فرایند قدرتمند انتقال انرژی است که حتی وقتی آب‌وهوای فضایی آرام به‌نظر می‌رسد، رخ می‌دهد.
تحقیقات بعدی نشان داد این تندبادها ممکن است تعداد زیادی از الکترون‌هایی با انرژی بالا را به یونوسفر قطبی زمین تزریق کنند که احتمالاً فناوری‌های ارتباطی و ناوبری را مختل می‌کند.
با این وجود، شناسایی رویدادهای جدید یک چالش مهم بود.
محققان به‌طور معمول باید تصاویر فرابنفش شفق قطبی را که با ماهواره ثبت شده بود، به‌طور دستی بررسی می‌کردند.
پژوهشگران چینی برای غلبه بر این محدودیت‌ها، یک سیستم یادگیری عمیق توسعه دادند که برای شناسایی نشانه‌های تندبادهای فضایی طراحی شده بود.
محققان مخزنی عظیم حاوی ۳۰۰ هزار عکس شفق قطبی که بین ۲۰۰۵ تا ۲۰۲۱ میلادی در نیمکرهٔ شمالی و جنوبی زمین ثبت شده بود را جمع‌آوری کردند.
این تصاویر از ابزارهای موجود در «برنامهٔ ماهواره‌ای هواشناسی دفاعی نیروی هوایی ایالات متحده» که شرایط فضای نزدیک به زمین را رصد می‌کنند، گرفته شده است.
پژوهشگران در این آرشیو، ۵۷۰ رویداد تأییدشدهٔ طوفان فضایی را شناسایی کردند.
آن‌ها همچنین چند تصویر شفق قطبیِ غیرتندبادی را در مجموعه گنجاندند؛ از جمله عکس‌هایی که شباهت زیادی به تندبادهای فضایی داشتند تا تمایز بین رویدادهایی با ظاهر مشابه را به هوش مصنوعی بیاموزند.
محققان با استفاده از این مجموعه‌داده‌ها، چند مدل رایانش بصری پیشرفته را آموزش دادند.
سیستم‌های مذکور نه تنها برای شناسایی ساختارهای مارپیچ متمایز همراه تندبادهای فضایی طراحی شده بودند، بلکه موقعیت آن‌ها را در عکس‌های ماهواره‌ای مشخص کردند تا به این ترتیب پژوهشگران بتوانند رویدادهای مذکور را بهتر شناسایی و ردیابی کنند.