A NASA e a IBM lançaram um novo modelo de aprendizagem automática de código aberto para ajudar os cientistas a compreender melhor e prever a física e os padrões meteorológicos do sol. O Surya, treinado com mais de uma década de dados solares da NASA, deverá ajudar a fornecer aos cientistas um alerta precoce quando uma perigosa erupção solar estiver prestes a atingir a Terra.
As tempestades solares ocorrem quando o sol libera energia e partículas para o espaço. Elas podem produzir erupções solares e ejeções de massa coronal de movimento mais lento que podem perturbar sinais de rádio, inverter bits em computadores a bordo de satélites e colocar em perigo astronautas com rajadas de radiação.
Não há maneira de prevenir este tipo de efeitos, mas ser capaz de prever quando ocorrerá uma grande erupção solar poderia permitir que as pessoas contornassem o problema. No entanto, como afirma Louise Harra, astrofísica no ETH Zurich, “o momento da erupção é sempre o ponto crítico.”
Os cientistas conseguem facilmente perceber a partir de uma imagem do sol se haverá uma erupção solar num futuro próximo, diz Harra, que não trabalhou no Surya. Mas saber o momento exato e a intensidade de uma erupção é muito mais difícil, afirma. Esse é um problema porque a dimensão de uma erupção pode fazer a diferença entre pequenos apagões regionais de rádio a cada poucas semanas (que ainda assim podem ser perturbadores) ou uma devastadora supertempestade solar que faria satélites saírem de órbita e redes elétricas falharem. Alguns cientistas solares acreditam que já estamos em atraso para uma supertempestade solar desta magnitude.
Embora a aprendizagem automática já tenha sido utilizada para estudar eventos meteorológicos solares antes, os investigadores por trás do Surya esperam que a qualidade e a enorme escala dos seus dados ajudem a prever uma gama mais ampla de eventos com maior precisão.
Os dados de treino do modelo vieram do Observatório de Dinâmica Solar da NASA, que recolhe imagens do sol em muitos comprimentos de onda de luz diferentes simultaneamente. Isso resultou num conjunto de dados de mais de 250 terabytes no total.
Os primeiros testes do Surya mostraram que ele podia prever algumas erupções solares com duas horas de antecedência. “Consegue prever a forma da erupção solar, a posição no sol, a intensidade”, diz Juan Bernabe-Moreno, investigador em IA na IBM que liderou o projeto Surya. Duas horas podem não ser suficientes para proteger contra todos os impactos que uma erupção forte poderia causar, mas cada momento conta. A IBM afirma, num post, que isto pode até duplicar o tempo de aviso atualmente possível com métodos de ponta, embora os tempos de antecipação reportados variem. É possível que este poder de previsão possa ser melhorado, por exemplo, através de afinação ou pela adição de outros dados.
Segundo Harra, os padrões ocultos subjacentes a eventos como erupções solares são difíceis de compreender a partir da Terra. Ela afirma que, embora os astrofísicos saibam as condições que fazem com que estes eventos aconteçam, ainda não entendem porque ocorrem quando ocorrem. “São apenas aquelas pequenas desestabilizações que sabemos que acontecem, mas não sabemos quando”, diz Harra. A promessa do Surya reside em saber se consegue encontrar os padrões subjacentes a essas desestabilizações mais rapidamente do que qualquer método existente, ganhando-nos tempo extra.
No entanto, Bernabe-Moreno está entusiasmado com o potencial para além da previsão de erupções solares. Ele espera usar o Surya juntamente com modelos anteriores em que trabalhou para a IBM e a NASA, que preveem o clima aqui na Terra, para compreender melhor como as tempestades solares e o clima terrestre estão ligados. “Há algumas evidências de que o clima solar influencia, por exemplo, os relâmpagos”, diz ele. “Quais são os efeitos cruzados, e onde e como se mapeia a influência de um tipo de clima sobre o outro?”
Como o Surya é um modelo fundacional, treinado sem uma tarefa especializada, a NASA e a IBM esperam que ele consiga encontrar muitos padrões na física do sol, tal como os modelos de linguagem de uso geral, como o ChatGPT, podem assumir muitas tarefas diferentes. Eles acreditam que o Surya poderia até permitir novas compreensões sobre como outros corpos celestes funcionam.
“Compreender o sol é um substituto para compreender muitas outras estrelas”, diz Bernabe-Moreno. “Olhamos para o sol como um laboratório.”
Peter Hall
