虚拟天文台首次提供了对太阳极点的观察

虾仔123

2D卫星图像如何转化为3D场景的可视化，提供了从未见过的太阳视角。信用:NCAR和UCAR

（）据NCAR和UCAR（奥黛丽·默科特）：科学家们正转向人工智能(AI)来观察太阳的两极——或者至少对太阳的两极可能的样子做出有根据的猜测，因为它们以前从未被观察过。

美国国家科学基金会(NSF)国家大气研究中心(NCAR)的研究员Benoit Tremblay说:“显然，看到太阳极点的最佳方式是发送更多的卫星，但这非常昂贵。”。“通过获取我们所拥有的信息，我们可以使用人工智能来创建一个虚拟天文台，并以很小的成本让我们很好地了解极地的样子。”

这项新技术还将帮助研究人员建立3D太阳模型。这将提供我们最近的恒星的更完整的图像，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。



推断出的太阳南极的完整图像。信用:NCAR和UCAR

目前，对太阳的观测仅限于卫星观测，而卫星观测主要局限于从太阳赤道观察太阳。提出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。

特伦布莱开始通过前沿发展实验室(Frontier Development Lab)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。该活动本质上是一场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，该团队的任务是探索人工智能是否可以用于从可用的卫星观测中生成新的太阳视角。

为了做到这一点，Tremblay和他的同事转向了神经辐射场(NeRFs)，这是一种神经网络，可以获取2D图像，并将它们转化为复杂的3D场景。因为NeRFs从未用于等离子体的极紫外(EUV)图像，这是一种对研究太阳大气和捕捉太阳耀斑和爆发有用的观察类型，研究人员不得不调整神经网络以匹配太阳的物理现实。他们将这一结果命名为太阳神经辐射场，简称SuNeRFs。



鸣谢:NCAR和UCAR的小说《太阳透视》由SuNeRFs创作。NCAR和UCAR

该小组根据三颗从不同角度观察太阳的EUV观测卫星拍摄的时间序列图像对SuNeRFs进行了训练。一旦神经网络能够准确地重建卫星覆盖区域的太阳过去的行为，研究人员就有了一个恒星的3D模型，可以用来近似太阳极点在那个时期的样子。

Tremblay和他的国际团队共同撰写了一篇论文，现在发表在arXiv预印本服务器上，详细介绍了他们的过程和他们工作的重要性。虽然人工智能产生的模型只是一种近似，但新的视角仍然提供了一种可以用于研究太阳和通知未来太阳任务的工具。

目前，还没有专门研究太阳两极的任务。欧洲航天局的太阳轨道飞行器(Solar Orbiter)将拍摄太阳的特写照片，它将在两极附近飞行，帮助验证SuNeRFs，并完善两极的重建。与此同时，Tremblay和他的研究伙伴正计划使用NCAR国家科学基金会的超级计算机Derecho来提高他们模型的分辨率，探索新的人工智能方法，以提高他们推理的准确性，并为地球大气层开发一个类似的模型。

“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，但随后脱离它，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善我们的模型，以及我们还可以用人工智能做些什么。”