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近期,，廣州大學(xué)國(guó)家天文科學(xué)數(shù)據(jù)中心大灣區(qū)分中心、昆明理工大學(xué)和中國(guó)科學(xué)院云南天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)鄧正,、王鋒,、鄧輝、梅盈,、談磊,、鄧林華和馮松等人，開展了太陽(yáng)耀斑預(yù)報(bào)與人工智能學(xué)習(xí)的學(xué)科交叉研究,?；诋?dāng)前主流的SDO/HMI視向磁圖數(shù)據(jù)，利用深度學(xué)習(xí)方法,，構(gòu)建了更細(xì)粒度的預(yù)報(bào)太陽(yáng)模型,，在太陽(yáng)耀斑預(yù)報(bào)方向上取得新的進(jìn)展。該研究結(jié)果以“Fine-grained Solar Flare Forecasting Based on the Hybrid Convolutional Neural Networks”為題發(fā)表在國(guó)際天文學(xué)雜志《天體物理學(xué)雜志》（The Astrophysical Journal）上,。

太陽(yáng)表面大氣存在著各種尺度的活動(dòng)現(xiàn)象,，這些活動(dòng)現(xiàn)象主要是由磁場(chǎng)支配的。磁場(chǎng)結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,，越容易儲(chǔ)存更多的能量,。當(dāng)儲(chǔ)存在磁結(jié)構(gòu)中的磁能過(guò)多,，且磁場(chǎng)位形越復(fù)雜時(shí),，將會(huì)通過(guò)太陽(yáng)爆發(fā)的形式釋放出能量，太陽(yáng)耀斑（solar flare）即是太陽(yáng)爆發(fā)活動(dòng)的一種表現(xiàn)形式,。太陽(yáng)耀斑是發(fā)生在局部區(qū)域的一種劇烈的爆發(fā)活動(dòng)現(xiàn)象,，可以在短時(shí)間內(nèi)釋放出大量的能量,，引起局部區(qū)域的瞬時(shí)加熱，向外發(fā)射各種電磁輻射,，并伴隨粒子輻射突然增強(qiáng),。

日球?qū)哟艌?chǎng)觀測(cè)儀（Helioseismic and Magnetic Imager，HMI）是太陽(yáng)動(dòng)力學(xué)天文臺(tái)（Solar Dynamics Observatory,，SDO）搭載的一個(gè)濾光型觀測(cè)儀器,，利用Fe I吸收線測(cè)量太陽(yáng)光球表面的多普勒移動(dòng)、連續(xù)譜強(qiáng)度,、視向磁場(chǎng)和活動(dòng)區(qū)矢量磁場(chǎng),，用于研究太陽(yáng)磁活動(dòng)過(guò)程與內(nèi)部動(dòng)力學(xué)過(guò)程之間的相互關(guān)系。HMI磁圖是目前全日面磁場(chǎng)測(cè)量中時(shí)空分辨率最好和精度最高（10高斯）的磁場(chǎng)數(shù)據(jù),。

本研究采用了生成對(duì)抗網(wǎng)路,，彌補(bǔ)了樣本數(shù)量不足的耀斑類別，然后利用混合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),，將hmi.M_720s中裁剪出的活動(dòng)區(qū)視向磁圖作為數(shù)據(jù)集,，建立了耀斑預(yù)報(bào)模型M（下面兩圖分別表示生成對(duì)抗網(wǎng)絡(luò)與混合卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的訓(xùn)練過(guò)程）。和傳統(tǒng)方法相比較,，該模型能自動(dòng)提取信息特征,，損失更少的信息。模型的訓(xùn)練也變得更高效更精確,。在此基礎(chǔ)之上,，考慮到太陽(yáng)活動(dòng)周在上升相時(shí)期和下降相時(shí)期的耀斑能量存儲(chǔ)和輻射的物理過(guò)程存在明顯差異，本研究對(duì)第24太陽(yáng)活動(dòng)周的不同時(shí)期進(jìn)行分別建模,，即Mrp與Mdp,。

一系列的測(cè)試結(jié)果證明：

1、在無(wú)耀斑,、C級(jí),、M級(jí)和X級(jí)耀斑預(yù)報(bào)中，M的真實(shí)技能統(tǒng)計(jì)（TSS）得分平均值為0.646,、0.653和0.762,，與以前的研究相比，分別提高了20.1%,、22.3%和38.0%,。

2、與模型M相比,，Mrp對(duì)無(wú)耀斑,、C級(jí)、M級(jí)、X級(jí)耀斑預(yù)測(cè)的TSS得分平均值分別提高了5.9%,、9.4%,、17.9%和13.1%，Mdp則提高了1.5%,、2.6%,、11.5%和12.2%。

3,、太陽(yáng)耀斑釋放出它以前儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中的能量,，這是一個(gè)太陽(yáng)活動(dòng)區(qū)的磁能迅速轉(zhuǎn)化為等離子體流、粒子,、輻射和熱的動(dòng)能的過(guò)程,。由于一個(gè)太陽(yáng)周中上升期的持續(xù)時(shí)間比下降期短，耀斑能量在這兩個(gè)階段的儲(chǔ)存和耗散的物理過(guò)程可能表現(xiàn)出不同的時(shí)空演化行為,，因此對(duì)第24太陽(yáng)活動(dòng)周的上升期和下降期分別建立耀斑預(yù)報(bào)模型是有價(jià)值的,，且十分必要。

這項(xiàng)工作得到了中國(guó)國(guó)家SKA計(jì)劃（2020SKA0110300）,、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)和中國(guó)科學(xué)院合作的天文學(xué)聯(lián)合研究基金（U1831204，U1931141）,、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)國(guó)際合作與交流基金（11961141001）的支持,，也得到了國(guó)家天文臺(tái)、中國(guó)科學(xué)院和阿里云共同成立的天文大數(shù)據(jù)聯(lián)合研究中心的支持,。