太陽(yáng)風(fēng)是一股來(lái)自太陽(yáng)的物質(zhì)流，從各個(gè)方向流動(dòng)，將太陽(yáng)的磁場(chǎng)帶到太空。雖然它的密度比地球上的風(fēng)小得多，但它的速度卻快得多，通常以每小時(shí)100萬(wàn)至200萬(wàn)英里的速度吹動(dòng)。太陽(yáng)風(fēng)是由帶電粒子--電子和電離原子組成的，它們與太陽(yáng)的磁場(chǎng)相互作用。太陽(yáng)風(fēng)的范圍創(chuàng)造了日光層，即太陽(yáng)在星際空間的影響區(qū)域。

 

　　太陽(yáng)不斷地將太陽(yáng)物質(zhì)拋入太空--既包括被稱為"太陽(yáng)風(fēng)"的穩(wěn)定氣流，也包括太陽(yáng)爆發(fā)時(shí)的更短、更有能量的爆發(fā)。當(dāng)這些太陽(yáng)物質(zhì)撞擊地球的磁環(huán)境（它的"磁層"）時(shí)，它有時(shí)會(huì)產(chǎn)生所謂的地磁暴。這些磁暴的影響從溫和到極端不等，但在一個(gè)越來(lái)越依賴技術(shù)的世界里，它們的影響也正變得越來(lái)越具有破壞性。

美國(guó)宇航局的太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)觀測(cè)站在2014年10月2日拍攝了這張?zhí)?yáng)耀斑的圖像。太陽(yáng)耀斑是頂部的明亮閃光。在它的右邊可以看到爆發(fā)出的太陽(yáng)物質(zhì)進(jìn)入太空。資料來(lái)源：NASA/SDO

 

　　例如，1989年的一場(chǎng)破壞性的太陽(yáng)風(fēng)暴導(dǎo)致整個(gè)魁北克省停電12小時(shí)，使數(shù)百萬(wàn)加拿大人陷入黑暗，學(xué)校和企業(yè)關(guān)閉。有記錄以來(lái)最強(qiáng)烈的太陽(yáng)風(fēng)暴，即1859年的卡林頓事件直接引發(fā)了電報(bào)站的火災(zāi)，使信息無(wú)法發(fā)送。如果卡林頓事件發(fā)生在今天，它將產(chǎn)生更嚴(yán)重的影響，如廣泛的電力中斷，持續(xù)的停電，以及全球通信的中斷。這種技術(shù)混亂可能會(huì)使經(jīng)濟(jì)癱瘓，并危及全世界人民的安全和生計(jì)。

 

　　此外，隨著我們接近下一個(gè)"太陽(yáng)最大值"--太陽(yáng)11年活動(dòng)周期中的一個(gè)高峰--預(yù)計(jì)將在2025年的某個(gè)時(shí)候到來(lái)，地磁暴和對(duì)我們社會(huì)的破壞性影響的風(fēng)險(xiǎn)目前正在增加。

 

　　為了幫助這種準(zhǔn)備工作，前沿發(fā)展實(shí)驗(yàn)室的一個(gè)國(guó)際研究小組--一個(gè)包括美國(guó)宇航局、美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局和美國(guó)能源部在內(nèi)的公私合營(yíng)機(jī)構(gòu)--一直在使用人工智能（AI）來(lái)尋找太陽(yáng)風(fēng)和地磁干擾（或稱擾動(dòng)）之間的聯(lián)系，這些擾動(dòng)對(duì)我們的技術(shù)造成了破壞。研究人員應(yīng)用了一種叫做"深度學(xué)習(xí)"的人工智能方法，這種方法訓(xùn)練計(jì)算機(jī)根據(jù)以前的例子來(lái)識(shí)別模式。他們使用這種類型的人工智能來(lái)識(shí)別來(lái)自太陽(yáng)物理任務(wù)（包括ACE、Wind、IMP-8和Geotail）的太陽(yáng)風(fēng)測(cè)量值和在地球上的地面站觀察到的地磁擾動(dòng)之間的關(guān)系。

 

　　由此，他們開(kāi)發(fā)了一個(gè)名為DAGGER（正式名稱為深度學(xué)習(xí)地磁擾動(dòng)）的計(jì)算機(jī)模型，可以快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)世界各地的地磁擾動(dòng)，在它們發(fā)生前30分鐘。據(jù)該團(tuán)隊(duì)稱，該模型可以在一秒鐘內(nèi)產(chǎn)生預(yù)測(cè)結(jié)果，而且預(yù)測(cè)結(jié)果每分鐘更新一次。

 

　　DAGGER團(tuán)隊(duì)用2011年8月和2015年3月發(fā)生的兩次地磁暴測(cè)試了該模型。在每一種情況下，DAGGER都能夠快速、準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)風(fēng)暴對(duì)全世界的影響。

 

　　DAGGER的開(kāi)發(fā)者將模型的預(yù)測(cè)與2011年8月和2015年3月的太陽(yáng)風(fēng)暴期間的測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了比較。在頂部，彩色的小點(diǎn)顯示了2011年風(fēng)暴期間的測(cè)量結(jié)果。顏色表示可以在電網(wǎng)中引起電流的地磁擾動(dòng)的強(qiáng)度，橙色和紅色表示最強(qiáng)的影響。DAGGER對(duì)同一時(shí)間的30分鐘預(yù)測(cè)（底部）顯示了地球北極周圍大約相同位置的最強(qiáng)烈擾動(dòng)。資料來(lái)源：V.Upendran等人。

 

　　以前的預(yù)測(cè)模型使用人工智能來(lái)產(chǎn)生地球上特定地點(diǎn)的局部地磁預(yù)測(cè)。其他沒(méi)有使用人工智能的模型所提供的全球預(yù)測(cè)并不十分及時(shí)。DAGGER是第一個(gè)將人工智能的迅速分析與來(lái)自太空和整個(gè)地球的真實(shí)測(cè)量結(jié)合起來(lái)，以產(chǎn)生經(jīng)常更新的預(yù)測(cè)，這些預(yù)測(cè)對(duì)世界各地的站點(diǎn)來(lái)說(shuō)既迅速又精確。

 

　　印度大學(xué)間天文學(xué)和天體物理學(xué)中心的Vishal Upendran說(shuō)："有了這種人工智能，現(xiàn)在就有可能在太陽(yáng)風(fēng)暴發(fā)生時(shí)進(jìn)行快速和準(zhǔn)確的全球預(yù)測(cè)并為決策提供依據(jù)，從而最大限度地減少--甚至防止--對(duì)現(xiàn)代社會(huì)的破壞，"他是發(fā)表在《空間天氣》雜志上關(guān)于DAGGER模型論文的主要作者。

 

　　DAGGER模型的計(jì)算機(jī)代碼是開(kāi)源的，據(jù)Upendran說(shuō)，它可以在完成定制后被電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商、衛(wèi)星控制器、電信公司和其他機(jī)構(gòu)采用，以應(yīng)用預(yù)測(cè)來(lái)滿足他們的具體需求。這種警告可以讓他們有時(shí)間采取行動(dòng)，保護(hù)他們的資產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施免受即將到來(lái)的太陽(yáng)風(fēng)暴的影響，例如暫時(shí)關(guān)閉敏感系統(tǒng)或?qū)⑿l(wèi)星移到不同的軌道上，以減少損失。

 

　　有了像DAGGER這樣的模型，有一天會(huì)有太陽(yáng)風(fēng)暴警報(bào)器在世界各地的發(fā)電站和衛(wèi)星控制中心發(fā)出警報(bào)，就像龍卷風(fēng)警報(bào)器在美國(guó)各城鎮(zhèn)威脅性陸地天氣之前發(fā)出的警報(bào)一樣。