Ученые из Австрии, России, США и Германии разработали нейронную сеть для обнаружения корональных дыр на основе данных космических наблюдений. Новое приложение открывает возможности для повышения точности прогнозирования космической погоды и обеспечивает ценную информацию для исследования циклов солнечной активности. Статья опубликована в журнале Astronomy & Astrophysics.
Корональные дыры — обширные области солнечной короны с пониженной плотностью и температурой. Визуально они похожи на темные пятна, так как частицы плазмы могут свободно распространяться в космическом пространстве вдоль открытых линий магнитного поля, оставляя «дыру» в короне. Из таких частиц образуется поток солнечного ветра, который, достигая поверхности Земли, может вызывать геомагнитные бури. Внешний вид и расположение дыр на Солнце меняются в зависимости от уровня солнечной активности. Обнаружение корональных дыр — сложная задача, так как в солнечной атмосфере присутствуют и другие темные области.
Ученые из Сколтеха совместно с австрийскими, американскими и немецкими коллегами разработали сверточную нейронную сеть CHRONNOS для обнаружения корональных дыр. Искусственный интеллект может идентифицировать корональные дыры по интенсивности, форме и свойствам магнитного поля. В качестве входных данных для нейронной сети ученые использовали изображения, полученные на разных длинах волн крайней ультрафиолетовой области спектра, а также карты магнитного поля, с помощью которых сеть смогла установить взаимосвязи между разными видами многоканальной информации.
Авторы обучили модель на приблизительно 1,7 тыс. изображениях, полученных за период с 2010 по 2017 год, и показали, что метод работает при любых уровнях солнечной активности. Сравнение полученных с помощью нейронной сети результатов с данными по обнаружению 261 корональной дыры в ручном режиме показало совпадение результатов в 98% случаев. Кроме того, авторы исследовали результаты обнаружения корональных дыр по картам магнитного поля, которые сильно отличаются от данных наблюдений в EUV-диапазоне. Человек не может обнаружить корональную дыру, используя только карты магнитного поля, однако нейросеть научилась воспринимать эти изображения иначе и на их основе идентифицировать корональные дыры.
«Это многообещающий результат для будущих задач обнаружения корональных дыр с помощью наземных телескопов. С Земли у нас нет возможности напрямую наблюдать корональные дыры в виде темных пятен, которые видны на космических изображениях в EUV-диапазоне и мягком рентгеновском диапазоне, а есть лишь возможность регулярно измерять магнитное поле Солнца», — отмечает одна из авторов статьи Татьяна Подладчикова.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
