Neues KI-Modell von NASA und IBM sagt Sonnenstürme voraus

Die NASA hat kürzlich das Modell Surya vorgestellt, ein Basismodell für künstliche Intelligenz (KI) in der Heliophysik, das in Zusammenarbeit mit IBM und weiteren Partnern entwickelt wurde. Dieses Modell wurde mit Beobachtungen des Satelliten Solar Dynamics Observatory (SDO) aus neun Jahren trainiert. Surya analysiert riesige Mengen an Daten über die Sonne, um Wissenschaftlern zu helfen, Sonneneruptionen besser zu verstehen und das Weltraumwetter vorherzusagen, das Satelliten, Stromnetze und Kommunikationssysteme bedroht. Laut Kevin Murphy, leitendem Datenwissenschaftler am NASA-Hauptsitz in Washington, bringt dieses Modell das umfassende wissenschaftliche Wissen der NASA in moderne KI-Werkzeuge ein und ermöglicht dadurch eine schnellere und präzisere Analyse des komplexen Verhaltens der Sonne.

Das Modell Surya ist auf den Plattformen HuggingFace und GitHub frei verfügbar, sodass Wissenschaftler und Entwickler es testen und weiterentwickeln können. Erste Ergebnisse zeigen, dass Surya bei der Vorhersage von Sonneneruptionen bestehende Benchmarks um 16 Prozent übertrifft. Dies ist ein großer Fortschritt, da das Modell die visuellen Erscheinungen von Eruptionen bis zu zwei Stunden im Voraus vorhersagt.

Entwicklung und Training des Modells

Surya basiert auf der langjährigen Datenbank des Satelliten Solar Dynamics Observatory, der 2010 gestartet wurde und seit fast 15 Jahren eine kontinuierliche, hochauflösende Aufzeichnung der Sonne liefert. Der Satellit nimmt alle 12 Sekunden Bilder in mehreren Wellenlängen auf und misst Magnetfelder mit hoher Genauigkeit. Diese stabilen und gut kalibrierten Daten, die einen vollständigen Sonnenzyklus abdecken, eignen sich ideal für das Training von KI-Modellen, da sie es ermöglichen, feine Muster im Verhalten der Sonne zu erkennen, die in kürzeren Datensätzen unentdeckt blieben.

Das Modell lernt direkt aus den Rohdaten über die Sonne, ohne dass eine umfangreiche Kennzeichnung erforderlich ist. Dadurch ist es flexibel für verschiedene Aufgaben einsetzbar, etwa zur Verfolgung aktiver Regionen auf der Sonne, zur Vorhersage der Geschwindigkeit des Sonnenwinds oder zur Integration von Daten anderer Observatorien, darunter die gemeinsame NASA-ESA-Mission Solar and Heliospheric Observatory und die Sonde Parker Solar Probe. Das Training des Modells wurde durch das Pilotprogramm National Artificial Intelligence Research Resource (NAIRR) unterstützt, das fortschrittliche Rechenressourcen bereitstellte, einschließlich Unterstützung durch das Unternehmen NVIDIA. Laut Katie Antypas, Leiterin des Büros für fortschrittliche Cyberinfrastruktur bei der National Science Foundation, vereint dieses Projekt Ressourcen des Bundes und der Industrie, um wissenschaftliche Entdeckungen zu beschleunigen.

Anwendungen und Bedeutung für die Gesellschaft

Sonnenstürme stellen ein ernstes Risiko für unsere technologieabhängige Gesellschaft dar. Starke Sonnenereignisse versetzen die Ionosphäre der Erde in einen energiereicheren Zustand, was zu GPS-Fehlern oder einem vollständigen Signalverlust bei der Satellitenkommunikation führt. Sie können außerdem Stromnetze beschädigen, indem sie geomagnetisch induzierte Ströme auslösen, die Transformatoren überlasten und großflächige Stromausfälle verursachen. Im Luftverkehr stören sie die Funkkommunikation und Navigationssysteme und erhöhen die Strahlenbelastung bei Flügen in großen Höhen. Für bemannte Raumflüge, etwa zum Mond oder zum Mars, sind genaue Vorhersagen entscheidend, damit Astronauten während solarer Teilchenereignisse Schutz vor intensiver Strahlung suchen können.

Surya hilft vorherzusagen, wie die ultraviolette Strahlung der Sonne die obere Erdatmosphäre beeinflusst, und stellt Satellitenbetreibern frühzeitige Warnungen bereit. Laut Joseph Westlake, dem Direktor der Heliophysik-Abteilung am NASA-Hauptsitz, ist die Anwendung von KI auf Daten heliophysikalischer Missionen ein wichtiger Schritt zum Schutz von Astronauten, Raumfahrzeugen, Stromnetzen und GPS-Systemen. Das Modell lässt sich auch an andere wissenschaftliche Bereiche anpassen, von der Planetenforschung bis zur Erdbeobachtung.

Surya verarbeitet Bilder der Sonne, die wesentlich größer sind als typische KI-Datensätze, und erkennt feine Sonnenmerkmale. Im August 2025 setzte das Modell neue Benchmarks bei der Klassifizierung von Sonneneruptionen und bei visuellen Vorhersagen, was sein Potenzial für praktische Anwendungen zum Schutz technologischer Infrastruktur bestätigt.

Quelle: https://science.nasa.gov/