全球首套链式AI模型"风宇"问世
来源:航化网发表时间:2025-07-29 19:23:40浏览量:896
7月26日,上海世界人工智能大会成为了中国科技创新新里程碑的见证者。由国家卫星气象中心牵头,联合南昌大学以及华为技术有限公司共同研发的全球首套空间天气链式人工智能预报系统——“风宇”,在此次大会上正式发布。
什么是空间天气?
空间天气是指日地空间中发生的各种物理现象,主要包括太阳耀斑、日冕物质抛射、太阳风、磁暴、电离层暴等。这些现象虽然发生在地球大气层之外,却对现代人类社会产生着深远影响。据统计,一次强太阳风暴可能导致全球卫星导航定位系统出现100米以上的误差,使短波通信中断数小时,甚至造成电网变压器损坏,引发大面积停电事故。
传统空间天气预报主要依赖基于物理规律的数值模型,这类模型虽然理论基础扎实,但存在两个致命缺陷:一是计算复杂度高,一次完整的空间天气预报需要超级计算机运行数小时;二是对突发性空间天气事件的响应速度慢,难以及时预警。随着人类社会对航天、通信、导航等技术的依赖程度越来越高,发展快速、准确的空间天气预报技术已成为世界各国的迫切需求。
"风宇"系统的技术创新
"风宇"系统的研发团队创造性地提出了"链式人工智能"的全新理念。该系统将复杂的空间天气系统分解为太阳风、磁层和电离层三个关键环节,为每个环节独立开发专用的人工智能模型,再通过智能耦合机制实现整体协同预测。这种架构设计既保证了各环节预测的专业性,又确保了系统整体的协调性。
在太阳风预测模块中,研发团队采用了深度时空卷积神经网络,能够准确预测太阳风的速度、密度和磁场强度等关键参数。测试数据显示,该模块对太阳风速度的预测准确率达到92%,比国际同类最优模型提高了15个百分点。
磁层预测模块创新性地引入了图神经网络技术,可以精确模拟地球磁层对太阳风的响应过程。特别是在磁暴预测方面,"风宇"系统提前24小时预测磁暴强度的平均误差仅为8nT,远优于传统模型的25nT误差水平。
最令人瞩目的是电离层预测模块的表现。该模块采用了一种新型的混合神经网络架构,结合了长短期记忆网络和注意力机制的优势。在实际测试中,全球电子密度总含量的预测误差稳定控制在10%以内,这对保障卫星通信和导航系统的稳定性具有重要意义。
"风宇"系统的亮点
"风宇"系统最显著的特点是采用了"可插拔"的模块化设计。各功能模块可以独立升级或替换,大大提高了系统的可维护性和扩展性。这种设计理念使得系统能够持续吸收最新的科研成果,保持技术领先优势。
另一个创新点是系统的自适应学习能力。"风宇"内置了在线学习机制,可以实时吸收最新的空间环境监测数据,不断优化预测模型。测试表明,系统运行三个月后,预测准确率可自动提升3-5个百分点。
特别值得一提的是,"风宇"系统在极端空间天气事件预测方面表现突出。研发团队收集了近30年来的重大空间天气事件数据,通过迁移学习技术让系统掌握了识别极端事件前兆特征的能力。在模拟测试中,系统对X级太阳耀斑的预警时间比传统方法提前了6-8小时。
未来应用
目前,"风宇"系统已经在多个关键领域展开应用示范。在卫星运营方面,系统提供的精准空间天气预报可以帮助卫星及时调整轨道和姿态,避免空间环境危害。在民航领域,系统提供的电离层扰动预警能够帮助航空公司优化跨极地航线,确保通信安全。
国家卫星气象中心主任王劲松表示:"'风宇'系统的研发成功,不仅提升了我国空间天气预报的能力,更重要的是建立了一套完整的技术体系。我们已经着手开展第二代系统的研发工作,重点突破中长期空间天气预报的难题。"
据悉,研发团队已经基于"风宇"系统申请了11项国家发明专利,相关技术论文被国际权威期刊收录。该系统预计将在2026年正式投入业务运行,届时我国的空间天气预报能力将达到国际领先水平。
随着"风宇"系统的不断完善和应用推广,我国在空间环境保障领域将掌握更多主动权,为航天强国建设提供坚实的技术支撑,也为人类探索和利用太空贡献中国智慧。
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