Искусственный интеллект помог «навести порядок» в наблюдениях за Солнцем
Ученые разработали метод глубокого обучения, объединивший десятилетия разрозненных наблюдений за Солнцем в единую детализированную модель. Алгоритм корректирует погрешности инструментов, компенсирует их ограничения и позволяет взглянуть на нашу звезду в новом свете.
Солнечные телескопы постоянно совершенствуются, что позволяет получать все более детальные изображения Солнца. Однако с появлением очередного поколения этих приборов возникает и новая проблема — учет различий в получаемых данных: сравнивать самые последние наблюдения и исторические, охватывающие порой несколько десятилетий, становится все труднее. Кроме того, из-за несоответствий в разрешении, калибровке приборов и качестве данных возникают сложности при изучении долговременных изменений на Солнце и редких солнечных явлений.
Ученые из Грацского университета в Австрии и их коллеги из Сколковского института науки и технологий (Сколтех) в России и Высокогорной обсерватории Национального центра атмосферных исследований США (HAO NSF NCAR) разработали новую систему методов глубокого обучения (Instrument-To-Instrument translation — ITI), которая помогает решить проблему различий между историческими и новыми наблюдениями. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
«Используя генеративные состязательные сети, мы разработали метод, позволяющий транслировать данные наблюдений за Солнцем с одного прибора на другой, даже если эти приборы никогда не использовались одновременно», — рассказывает сотрудник Высокогорной обсерватории Национального центра атмосферных исследований США и первый автор исследования Роберт Яролим. С помощью предложенного метода система на базе ИИ способна выявлять и переносить свойства самых последних наблюдений на более старые данные.
Архитектура модели основана на двух соперничающих нейросетях: первая искусственно ухудшает качество изображений, вторая — восстанавливает их до эталонного уровня. Методика использует реальные наблюдения, точно моделируя специфические искажения каждого инструмента. Обученная таким образом система преобразует старые зашумленные данные в изображения высокого разрешения, сопоставимые с современными космическими наблюдениями. При этом алгоритм сохраняет все физически значимые детали, что критически важно для научного анализа долгосрочной эволюции Солнца.
Предложенная методика была опробована на нескольких наборах данных: так, с ее помощью удалось объединить данные за 24 года космических наблюдений, повысить разрешение снимков полного диска Солнца, снизить атмосферный шум в изображениях Солнца, полученных с Земли, и даже оценить величину магнитных полей на дальней стороне Солнца с использованием только данных наблюдений в экстремальном ультрафиолете.
«ИИ не может заменить реальные наблюдения, но он может помочь извлечь максимум полезной информации из уже существующих данных, — продолжает Яролим. — В этом ключевая практическая ценность нашего метода». Совмещая современные высококачественные наблюдения с историческими данными, алгоритм создает единую согласованную картину. Такой подход не просто улучшает старые снимки — он открывает новые возможности для изучения долгосрочной эволюции Солнца.
«Этот проект наглядно показывает, как современные вычисления могут вдохнуть новую жизнь в архивные данные, — добавляет соавтор исследования, директор Центра системного проектирования Сколтеха, доцент Сколтеха Татьяна Подладчикова. — Наша работа выходит за рамки простого улучшения старых изображений: мы создаем универсальный язык для изучения эволюции Солнца. Благодаря высокопроизводительным вычислениям Сколтеха, мы обучили ИИ-модели, которые выявляют скрытые взаимосвязи в десятилетиях солнечных наблюдений, обнаруживая закономерности в масштабе нескольких солнечных циклов. В конечном счете мы строим будущее, где каждое наблюдение — прошлое или будущее — будет говорить на едином научном языке».
Telegram 
Дзен 
VK Иногда лучшая помощь природе — просто оставить ее в покое и не мешать. Британские экологи доказали, что заброшенная фермерская пашня способна без миллионных затрат и покупных семян превратиться в роскошный цветущий луг. Для этого потребовалось лишь 11 лет времени и обычный ежегодный покос травы.
Некоторые опасные для здоровья химические вещества продолжают обнаруживать в окружающей среде спустя десятилетия после того, как их использование решили ограничивать. Масштабный обзор европейских данных показал, где именно сохраняются эти загрязнители и насколько массовым было их распространение.
Ни один регион на Земле не обладает стопроцентной устойчивостью ко всем возможным глобальным катастрофическим рискам. Тем не менее существует место, имеющее максимальный запас прочности в такой ситуации, — и это Австралия.
Биологи провели молекулярный анализ тканей человеческого мозга и выяснили, что при тяжелой депрессии останавливается процесс образования новых нейронов. Открытие показало, что природа заболевания кроется не только в химическом дисбалансе нейромедиаторов, но и в физическом нарушении клеточного обновления гиппокампа.
Приблизительно 130 миллионов лет назад, когда по земле бродили динозавры, какое-то млекопитающее пробежало по влажной песчаной дюне на территории современной южной части Бразилии. Размер оставленных этим древним существом следов поразил палеонтологов.
Проблемы с дыханием во время сна могут отражаться не только на самочувствии днем, но и на интимной жизни мужчин. Новый метаанализ показал, что по мере усугубления таких нарушений во сне показатели эректильной функции снижаются.
Долгое время считалось, что до прихода европейцев тропические леса Амазонии были заселены сравнительно плохо. Однако выяснилось, что плотная растительность скрывает большинство следов древних обществ. С помощью воздушного лазерного сканирования ученые обнаружили сотни неизвестных земляных сооружений и предположили, что около двух тысяч лет назад население юго-западной части Амазонии могло достигать трех миллионов человек.
Американская компания Firebird официально запустила в городе Раздан крупный центр обработки данных и фабрику искусственного интеллекта. На сегодняшний день это самый масштабный технологический хаб подобного уровня в СНГ, а после завершения всех этапов строительства он войдет в пятерку самых мощных вычислительных кластеров в мире.
После сокращения длины очередей и роста доступности бензина в первую неделю августа ситуация снова ухудшилась. Если с 20 июня по начало августа кризис носил в основном психологический характер, то сейчас ситуация принципиально иная: августовские атаки на НПЗ показали, что меры по усилению их противовоздушной обороны не были достаточно полными. Значит, прогноз автора Naked Science от 19 июля о том, что острая фаза кризиса закончится до конца лета, был частично неверным.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно