MIT太空天氣預報軟體模型贏得國家資金

2020-10-03 衛報

地球及其磁場受到強大太陽風暴影響的藝術設想圖。

1859年8月28日那個沒有月亮的晚上，天空變得一片通紅。從新英格蘭到澳大利亞，街上的人們都駐足仰望，不知道發生了什麼事情。

後來人們才知道，這樣的美景原來是一場災難。那時候全世界賴以通訊的電報系統大面積被擊垮。一些電報發報員在收發電報操作的時候遭到電擊，另一些人看到電纜塔上冒出火花。電報通訊中斷了幾天。

這是有歷史紀錄以來最嚴重的一次太陽風暴事件。如此強度的太陽風暴如果發生在今天，將導致大範圍停電、網絡中斷、衛星系統失靈等更多的問題，更不要說高強度的輻射對人體的傷害。

不像地球上的風暴，人們有一定的知識可以預報災難性風暴的到來，對於來自太空的風暴，何時到來以及其強度，都很難預料。

這正是麻省理工學院（MIT）航空航天系助理教授利納雷斯（Richard Linares）引領的團隊正在做的事情。這個團隊由地球空間科學、量化不確定性、軟體開發、管理、可持續發展等多個領域的專家組成，開發一套先進的電腦模型，從歷史觀測數據更好地預測諸如太陽的冠狀物質拋射（CMEs）、太陽風等太空等離子事件與大氣層互動後所產生的影響。

這是美國國家科學基金會（NSF）和美國宇航局（NASA）合作的「量化太空天氣不確定性」（SWQU）項目的一部分。麻省理工學院團隊憑藉他們提出的這套先進的軟體構架，獲得了300萬美元撥款。

利納雷斯說：「提高太空天氣預測能力是全國的需求，我們看到麻省理工學院有這樣的機會，把校內不同的專業特長結合起來解決這個問題。」

利納雷斯介紹說，他們將構建的軟體是一種強大、靈活的軟體平臺，由多個模塊組合起來而成，方便地把來自世界各地各個研究組大量的觀測數據，使用先進的計算工具集中起來消化、吸收後，納入成為一個展現全球電離層、熱力系統的模型。

這個平臺還能不斷適應快速發展的新科技，並快速接納來自新項目的研究人員的貢獻。他們使用的是MIT開發的Julia的高性能程式語言，來自世界各地的研究人員都能按照他們的需要客制化軟體，貢獻他們的數據，而不用重寫程序。

項目成員之一應用數學教授愛德曼（Alan Edelman）說：「我很高興它用的是Julia，它已經快速發展成為機器學習所用的，以及不同的軟體合作很好用的語言，將在太空天氣預報應用方面起到重要的作用。」

利納雷斯說，這個軟體是基礎模型，未來在太空天氣預報能力和模型本身將同步發展。◇

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