虚拟天文台首次观察太阳两极

美国国家科学基金会(NSF)国家大气研究中心(NCAR)研究员伯努瓦·特伦布莱(BenoitTremblay)表示：“观测太阳两极的最佳方法显然是发射更多卫星，但这非常昂贵。”“通过利用我们现有的信息，我们可以使用人工智能创建一个虚拟天文台，并以一小部分成本让我们很好地了解两极的样子。”

这项新技术还将帮助研究人员对3D太阳进行建模。这将提供我们最近恒星的更完整图像，以及它的辐射如何影响地球上的敏感技术，如卫星、电网和无线电通信。

目前，对太阳的观测仅限于卫星所看到的，而卫星主要局限于从赤道观察恒星。拟议的人工智能观测提供了一个缺失的环节，使科学家能够提高我们对太阳动力学的理解，并将这些知识与我们对其他恒星的了解联系起来。

Tremblay开始通过前沿开发实验室应对这一挑战，这是一个加速人工智能研究的公私合作伙伴关系。

该活动本质上是为期八周的研究冲刺，将学术界和行业专家聚集在一起解决有趣的科学问题。他被分配到一个团队，负责探索人工智能是否可以用于从现有的卫星观测中生成太阳的新视角。

为此，Tremblay和他的同事求助于神经辐射场(NeRF)，这是一种神经网络，可以拍摄2D图像并将其转换为复杂的3D场景。

由于NeRF从未用于等离子体的极紫外(EUV)图像，这种观测对于研究太阳大气和捕捉太阳耀斑和喷发非常有用，因此研究人员必须调整神经网络以匹配太阳的物理现实。太阳。他们将结果命名为太阳神经辐射场(SunNeuralRadianceFields)，或SuNeRFs。

该小组利用三颗EUV观测卫星从不同角度观察太阳所捕获的时间序列图像来训练SuNeRF。一旦神经网络能够准确地重建太阳过去在卫星覆盖范围内的行为，研究人员就拥有了恒星的3D模型，可以用来近似估计该时期太阳两极的样子。

特伦布莱与他的国际团队共同撰写了一篇论文，详细介绍了他们的流程和工作的重要性。虽然人工智能生成的模型只是一个近似值，但新颖的视角仍然提供了一种可用于研究太阳并为未来的太阳任务提供信息的工具。

目前，没有专门的任务来研究太阳两极。欧洲航天局的一项任务“太阳轨道飞行器”将拍摄太阳的特写照片，该任务将在两极附近飞行，帮助验证SuNeRF并完善两极的重建。

与此同时，Tremblay和他的研究人员同事计划使用NSFNCAR的超级计算机Derecho来提高模型的分辨率，探索可以提高推论准确性的新人工智能方法，并开发类似的地球大气模型。

“以这种方式使用人工智能使我们能够利用我们所拥有的信息，然后摆脱它并改变我们进行研究的方式，”特伦布莱说。“人工智能变化很快，我很高兴看到进步如何改进我们的模型，以及我们还能用人工智能做些什么。”