Дослідження астрономів і комп’ютерників з Інституту астрономії (Institute for Astronomy, IfA) Гавайського університету можуть кардинально змінити наше розуміння Сонця. Дослідження, яке є частиною проєкту «SPIn4D», поєднує передову сонячну астрономію з передовою інформатикою для аналізу даних найбільшого в світі наземного сонячного телескопа на вершині Галеакала (острів Мауї).
Дослідження науковців, результати якого нещодавно опубліковано в The Astrophysical Journal, зосереджено на розробці моделей глибокого навчання, що швидко аналізують величезні обсяги даних із сонячного телескопа Деніела Кена Іноуї Національного наукового фонду США (National Science Foundation, NSF). Мета полягає в тому, щоб розкрити повний потенціал даних спостережень телескопа, що потенційно може привести до прориву в швидкості, точності та масштабах аналізу сонячних даних.
«Великі сонячні спалахи і викиди речовини спричиняють приголомшливі полярні сяйва, але також можуть становити загрозу для супутників, радіозв’язку та електромереж. Краще розуміння місця їх народження, сонячної атмосфери, є надзвичайно важливим», — сказав Кай Янґ (Kai Yang), докторант IfA, який керував роботою. «Ми використали найсучасніше моделювання, щоб імітувати те, що побачить телескоп Іноуї. Поєднання цих даних із машинним навчанням дає безцінну можливість досліджувати тривимірну сонячну атмосферу майже в реальному часі».
Сонячний телескоп Іноуї, яким керує Національна сонячна обсерваторія (National Solar Observatory, NSO) NSF, — найпотужніший в світі сонячний телескоп. Його встановлено на висоті понад 3000 м над рівнем моря на вершині Галеакала («Будинок Сонця»). Прилади телескопа розроблені для вимірювання магнітного поля Сонця за допомогою поляризованого світла, і проєкт SPIn4D спеціально започатковано для використання цих даних.
Інноваційні сонячні дослідження
Група науковців з NSO та High Altitude Observatory («Висотна обсерваторія») застосовує глибокі нейронні мережі для оцінки фізичних властивостей сонячної фотосфери на основі спостережень високої роздільної здатності сонячного телескопа Іноуї. Цей метод обіцяє значно прискорити аналіз величезних обсягів даних, отриманих сонячним телескопом, які можуть досягати десятків терабайт на день.
«Машинне навчання дуже добре забезпечує швидке наближення до складних обчислень. У цьому випадку модель дасть змогу астрономам візуалізувати атмосферу Сонця в режимі реального часу, а не чекати годинами, щоб досягти такої ж точності», — сказав співавтор дослідження Пітер Садовскі (Peter Sadowski), доцент кафедри інформації та комп’ютерних наук Гавайського університету в Маноа.
Моделювання Сонця
Щоб навчити свої моделі штучного інтелекту, наукова група створила великий набір даних імітаційних спостережень Сонця. Використовуючи понад 10 мільйонів процесорних годин на Шаєннському суперкомп’ютері NSF, вони створили 120 терабайт даних, що моделюють спостереження сонячного телескопа Іноуї з надзвичайно високою роздільною здатністю.
Наукова група вже оприлюднила 13-терабайтну підмножину своїх даних разом із детальним посібником. Вони планують випустити повністю готові моделі глибокого навчання як інструмент спільноти для аналізу спостережень сонячного телескопа Іноуї.
За інф. з сайту https://phys.org підготував Іван Крячко
