（NASA）

美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration, NASA）和 IBM 公司發(fā)布了一款全新的開源機器學(xué)習(xí)模型，旨在幫助科學(xué)家更好地理解和預(yù)測太陽的物理現(xiàn)象與活動規(guī)律。這款名為 Surya 的模型，使用了 NASA 過去十余年的太陽觀測數(shù)據(jù)進行訓(xùn)練，它將幫助科學(xué)家在危險的太陽耀斑可能襲擊地球時，提前獲得預(yù)警。

（項目地址：https://github.com/NASA-IMPACT/Surya）

當太陽向太空中噴發(fā)能量和粒子時，就會發(fā)生太陽風(fēng)暴。太陽風(fēng)暴可產(chǎn)生太陽耀斑和移動較慢的日冕物質(zhì)拋射（coronal mass ejections），這些現(xiàn)象會干擾無線電信號，導(dǎo)致衛(wèi)星上的計算機數(shù)據(jù)位翻轉(zhuǎn)，并以輻射爆發(fā)危及宇航員的安全。

雖然我們無法阻止這類事件的發(fā)生，但如果能夠預(yù)測大型太陽耀斑的發(fā)生時間，人們就可以提前采取措施規(guī)避其影響。然而，正如瑞黎世聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH Zurich）的天體物理學(xué)家 Louise Harra 所說，“爆發(fā)的具體時間點始終是預(yù)測的癥結(jié)所在。”

并未參與 Surya 項目研發(fā)的 Harra 表示，科學(xué)家通過太陽圖像可以輕易判斷近期是否會發(fā)生太陽耀斑，但要精確掌握其爆發(fā)的時間和強度則要困難得多。她指出，這是一個關(guān)鍵問題，因為耀斑的規(guī)模決定了其影響的嚴重程度——小規(guī)模的耀斑可能只是每隔幾周造成區(qū)域性的無線電通信中斷（盡管這已經(jīng)具備破壞性），而一場毀滅性的超級太陽風(fēng)暴則可能導(dǎo)致衛(wèi)星脫離軌道、電網(wǎng)癱瘓。一些太陽科學(xué)家認為，我們早就該經(jīng)歷一場如此規(guī)模的超級太陽風(fēng)暴了。

盡管機器學(xué)習(xí)技術(shù)此前已被用于研究太陽天氣事件，但 Surya 背后的研究團隊希望，他們所用數(shù)據(jù)的高質(zhì)量和龐大規(guī)模，能幫助模型更準確地預(yù)測更多類型的事件。

該模型的訓(xùn)練數(shù)據(jù)來自 NASA 的太陽動力學(xué)天文臺（Solar Dynamics Observatory, SDO）。該天文臺能同時在多個不同波長的光線下捕捉太陽圖像，由此構(gòu)成了一個總計超過 250TB 的數(shù)據(jù)集。

Surya 的早期測試表明，它可以在某些太陽耀斑發(fā)生前兩小時進行預(yù)測。領(lǐng)導(dǎo) Surya 項目的 IBM 人工智能研究員 Juan Bernabe-Moreno 表示：“它能夠預(yù)測太陽耀斑的形狀、在太陽上的位置以及強度。” 盡管兩個小時的預(yù)警時間可能不足以完全防范強耀斑的所有影響，但每一刻都至關(guān)重要。IBM 在一篇博客文章中聲稱，與現(xiàn)有最先進的方法相比，這可以將預(yù)警時間延長一倍之多，不過具體報告的提前時間各不相同。通過微調(diào)或添加其他數(shù)據(jù)等方式，這種預(yù)測能力還有可能進一步提升。

Harra 認為，像太陽耀斑這類事件背后的隱藏規(guī)律很難從地球上完全理解。她表示，盡管天體物理學(xué)家們清楚這些事件發(fā)生的條件，但仍不明白它們?yōu)楹螘谔囟ǖ臅r間點發(fā)生。“我們只知道那些微小的失穩(wěn)過程確實發(fā)生了，但不知道它們何時會發(fā)生，”Harra 說。Surya 模型的潛力在于，它是否能比任何現(xiàn)有方法都更快地發(fā)現(xiàn)這些失穩(wěn)過程背后的模式，從而為我們爭取到額外的寶貴時間。

不過，Bernabe-Moreno 更看好該模型在太陽耀斑預(yù)測之外的潛力。他希望將 Surya 與他之前為 IBM 和 NASA 開發(fā)的地球天氣預(yù)測模型結(jié)合使用，以更好地理解太陽風(fēng)暴與地球天氣之間的關(guān)聯(lián)。他說：“例如，有證據(jù)表明太陽天氣會影響閃電。我們需要探究的是，它們之間存在哪些交叉影響，以及一種天氣對另一種天氣的影響路徑是怎樣的？”

由于 Surya 是一個未經(jīng)特定任務(wù)訓(xùn)練的基礎(chǔ)模型，NASA 和 IBM 希望它能像 ChatGPT 這樣的通用大語言模型可以處理多種不同任務(wù)一樣，發(fā)現(xiàn)太陽物理學(xué)中的多種規(guī)律。他們相信，Surya 甚至可能幫助人類對其他天體的運行方式產(chǎn)生新的理解。

Bernabe-Moreno 表示：“理解太陽是理解其他眾多恒星的窗口。我們將太陽視作一個天然的實驗室。”

https://www.technologyreview.com/2025/08/20/1122163/nasa-ibm-ai-predict-solar-storm/