NASA利用人工智能對其太陽動力學天文台進行“視力測試”

據外媒報道,美國宇航局(NASA)的太陽動力學天文台(SDO)有一些巧妙的方法來避免受到太陽的影響,因為該航天局收集了關於我們最近的恆星的重要信息。太陽動力學天文台已經工作了十多年,揭開了關於太陽中強大力量的前所未有的細節,但新的人工智能技術正在確保其“太陽視力”是正常的。

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SDO由兩個主要的成像儀器組成,即太陽地震和磁成像儀(HMI)和大氣成像組件(AIA)。後者對太陽的表面進行持續的“注視”,每12秒捕捉一次10個波長的紫外光的鏡頭。

AIA可能比人的眼睛更有“彈性”–盯着太陽看對人們的眼睛造成的損害,即所謂的日光性視網膜病變,可能在兩分鐘內發生–但隨着時間的推移,它仍然受到巨大能量輸出的影響。”隨着時間的推移,太陽望遠鏡的敏感鏡片和傳感器開始退化,”NASA解釋說。”為了確保這種儀器發回的數據仍然是準確的,科學家們定期進行重新校準,以確保他們了解儀器是如何變化的。”

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到目前為止,SDO的這一目測依靠的是探空火箭。這些火箭的設計壽命很短,它們飛出地球的大部分大氣層–這有助於保護我們免受大部分紫外線的傷害–然後測量那裡的水平。然後與AIA的測量結果進行比較,然後對數據進行調整以適應儀器的退化。上圖左邊是AIA的原始數據,右邊是使用探空火箭校準的處理版本。

NASA解釋說,問題是不可能一直發送探空火箭。該機構解釋說:“這意味着在每次探空火箭校準之間會有停機時間,校準會有輕微偏差。同時,展望未來,深空任務也將需要觀察有潛力的恆星,但將不能使用探空火箭進行校準。”

周五的一篇新論文中詳細介紹了解決辦法,那就是機器學習。通過在探空火箭校準飛行的現有圖像上訓練人工智能算法,並告訴它什麼是正確的校準量,該系統可以學習應用多少。

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在上面的圖片中,上面一行顯示的是AIA在開始觀測以來的幾年中捕獲的原始數據。下行顯示的是經過新的機器學習算法處理后的數據。

“由於AIA以多種波長的光線觀察太陽,研究人員也可以使用該算法來比較不同波長的特定結構,並加強其評估,”NASA說。“開始時,他們將通過向算法展示AIA所有波長的太陽耀斑來教它太陽耀斑的樣子,直到它識別所有不同類型光線中的太陽耀斑。一旦程序能夠在沒有任何退化的情況下識別太陽耀斑,該算法就可以確定有多少退化在影響AIA當前的圖像,以及每個圖像需要多少校準。”

將機器學習的預測結果與火箭發射的實際校準結果進行核對,結果發現人工智能恰到好處。現在,AIA團隊計劃使用訓練有素的算法,在未來的火箭飛行之間更好地調整儀器的變化。

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