هوش مصنوعی رازهای شگفت‌انگیز جو خورشید را آشکار می‌کند!

پژوهشگران دانشگاه هاوایی با بهره‌گیری از قدرت بزرگ‌ترین تلسکوپ خورشیدی جهان و هوش مصنوعی پیشرفته، در حال متحول‌کردن درک ما از خورشید هستند. هدف پروژه آن‌ها تحلیل سریع مجموعه‌داده‌های عظیم برای پیش‌بینی بهتر پدیده‌هایی مانند طوفان‌های خورشیدی است که می‌تواند به پیشرفت‌هایی در دقت و سرعت تحقیقات خورشیدی منجر شود.

تحقیقات انقلابی خورشیدی

ستاره‌شناسان و دانشمندان کامپیوتر در مؤسسه نجوم دانشگاه هاوایی (IfA) تحقیقات پیشگامانه‌ای انجام می‌دهند که می‌تواند درک ما از خورشید را متحول کند.

به‌عنوان بخشی از پروژه SPIn4D، این تیم تحقیقاتی، ترکیبی از نجوم پیشرفته خورشیدی و علوم کامپیوتر پیشرفته را برای پردازش داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط بزرگ‌ترین تلسکوپ خورشیدی جهان، مستقر در قله Haleakalā در مائویی، به کار می‌گیرد.

این پروژه که اخیراً در مجله Astrophysical Journal منتشر شده، بر توسعه مدل‌های یادگیری عمیق متمرکز است که قادرند داده‌های عظیم تولیدشده توسط تلسکوپ خورشیدی دنیل کی. اینوی را به سرعت تحلیل کنند. این تلاش‌ها با هدف به حداکثر رساندن توانایی‌های تلسکوپ انجام می‌شود و راه را برای پیشرفت‌های قابل‌توجه در سرعت، دقت و عمق تحلیل داده‌های خورشیدی هموار می‌کند.

اهمیت درک طوفان‌های خورشیدی

کای یانگ، پژوهشگر پسا‌دکتری IfA که این پروژه را هدایت می‌کند، توضیح می‌دهد:

طوفان‌های خورشیدی بزرگ که مسئول ایجاد شفق‌های قطبی خیره‌کننده هستند، می‌توانند برای ماهواره‌ها، ارتباطات رادیویی و شبکه‌های برق خطراتی ایجاد کنند. درک بهتر زادگاه آن‌ها، یعنی جو خورشید، بسیار حیاتی است.

ما از شبیه‌سازی‌های پیشرفته برای تقلید از آنچه تلسکوپ اینوی مشاهده خواهد کرد استفاده کردیم. ترکیب این داده‌ها با یادگیری ماشینی فرصتی بی‌نظیر برای کاوش جو سه‌بعدی خورشید تقریباً در همان لحظه فراهم می‌کند.

تلسکوپ خورشیدی اینوی، که توسط رصدخانه ملی خورشیدی NSF (NSO) اداره می‌شود، قدرتمندترین تلسکوپ خورشیدی جهان است و در قله 10,000 فوتی Haleakalā در مائویی قرار دارد که به معنای “خانه خورشید” است. ابزارهای این تلسکوپ برای اندازه‌گیری میدان مغناطیسی خورشید با استفاده از نور قطبیده طراحی شده‌اند و پروژه SPIn4D به‌طور خاص برای استفاده از این داده‌ها طراحی شده است که تنها از راه تجهیزات این تلسکوپ خورشیدی در دسترسند.

تحلیل جو خورشید با استفاده از هوش مصنوعی

تیمی از دانشمندان NSO و رصدخانه ارتفاعات بالا (HAO) از شبکه‌های عصبی عمیق برای برآورد خواص فیزیکی فوتوسفر خورشید بر اساس مشاهدات با وضوح بالای تلسکوپ اینوی استفاده می‌کنند. این روش، تحلیل حجم عظیم داده‌های تولیدشده توسط این تلسکوپ (که می‌تواند به ده‌ها ترابایت در روز برسد) را به‌طور قابل‌توجهی سرعت می‌بخشد.

پیتر سدوسکی، استاد علوم اطلاعات و کامپیوتر در دانشگاه Mānoa هاوایی و یکی از نویسندگان مقاله، گفت:

یادگیری ماشینی برای ارائه تقریبی سریع از محاسبات پیچیده بسیار مؤثر است. در این مورد، مدل به ستاره‌شناسان امکان می‌دهد جو خورشید را در همان لحظه مشاهده کنند، به جای اینکه ساعت‌ها برای دستیابی به همان دقت منتظر بمانند.

توسعه ابزارهای هوش مصنوعی برای داده‌های خورشیدی

برای آموزش مدل‌های هوش مصنوعی، این تیم مجموعه‌داده گسترده‌ای از مشاهدات شبیه‌سازی‌شده خورشیدی تولید کرده است. با استفاده از بیش از 10 میلیون ساعت پردازش CPU روی ابررایانه Cheyenne NSF، آن‌ها 120 ترابایت داده ایجاد کردند که مشاهدات تلسکوپ اینوی را با وضوح بسیار بالا شبیه‌سازی می‌کند.

این تیم تاکنون 13 ترابایت از داده‌های خود را به همراه یک آموزش کامل به‌صورت عمومی در دسترس قرار داده‌اند. آن‌ها همچنین قصد دارند مدل‌های یادگیری عمیق آموزش‌دیده خود را به‌عنوان یک ابزار عمومی برای تحلیل مشاهدات تلسکوپ اینوی منتشر کنند.

منبع: Scitechdaily