Искусственный интеллект научили распознавать границы северных сияний
Границы области, в которой происходят полярные сияния (аврорального овала), научились определять методом компьютерного зрения ученые Института солнечно-земной физики (ИСЗФ) СО РАН, 14 декабря сообщает пресс-служба института.
Область, где происходят полярные сияния, представляет собой овал вокруг магнитных полюсов Земли, называемый авроральным. В этой области высокоэнергетические заряженные частицы проникают в атмосферу, создавая неоднородности. Ширина и положение аврорального овала определяется космической погодой: если солнечная активность низкая, то и авроральный овал сужается. Увеличение солнечного ветра расширяет его, и северные сияния наблюдают в таких широтах, где их обычно не видно.
Знать точно границы аврорального овала важно для того, чтобы определять, где в высоких широтах из-за взаимодействия солнечного ветра с магнитным полем Земли могут ухудшиться связь и навигация.
Наземные станции принимают и анализируют сигналы спутников GPS, ГЛОНАСС и других глобальных навигационных систем, а компьютерная программа, написанная учеными, использует их для расчетов методами анализа больших данных и компьютерного зрения.
«Самая большая сложность этой задачи состояла в том, что данные у нас сильно разреженные, ведь спутниковые приемники стоят не сплошной линией — есть океаны, есть малозаселенные территории», — пояснил ведущий научный сотрудник ИСЗФ СО РАН доктор физико-математических наук Денис Сидоров.
Пробелы в данных восстанавливают с помощью искусственного интеллекта (ИИ). Кроме того, он помогает исключить шумы данных и учесть тот факт, что спутники непрерывно двигаются, изменяя картину происходящих процессов.
Денис Сидоров, описывая решаемую разработанным алгоритмом задачу, привел параллель с медициной, когда врачам для правильного лечения пациента необходимо очень точно определить границы опухоли. Способен на это только опытный специалист, который на глаз может отличить тени, образующиеся при компьютерной томографии, от самой опухоли.
«Точно так же и в нашем случае, — пояснил Сидоров, — всё, что не касается собственно физических явлений, всё, что связано с ошибками измерений, алгоритм не должен учитывать при определении границ овала».
Средующим этапом в работе ученых будет совершенствование технологии, рассказал руководитель проекта Юрий Ясюкевич. Предстоит обучение ИИ самостоятельно корректировать данные для минимизации вмешательства человека в процесс расчетов.
Также планируется построение модели смещения области сияний. Она позволит получить прогноз, важный для радиосвязи и навигации. В связи с ростом числа спутников больше становится и данных, которые позволят усовершенствовать модель, сообщил руководитель проекта.
