Om artificiell intelligens kan producera kattvideor, skulle vi också kunna använda den för att modellera elektronernas rörelser i magnetfältet?
Från kattvideor är det en lång väg till rymdväder – eller det är i alla fall vad man skulle kunna tro.
Ändå var det just AI-producerade kattvideor som gav professorn i beräkningsrymdfysik Minna
Palmroth idén till en ny approach till forskningen om rymdväder. Idén var att modellera små, små elektroner med hjälp av artificiell intelligens på samma sätt som katterna.
– Om det lyckas skulle det ge en genväg förbi fysikbaserad beräkning vid modelleringen av rymdväder, berättar Palmroth.
Insikten ledde till en period som akademiprofessor 2026–2030.
På rymdvädrets villkor
Palmroth har redan länge forskat i rymdväder. Med rymdväder avses interaktionen mellan plasma från solen, så kallad solvind, och jordens magnetfält.
– I allt sitt kaos påminner fenomenet lite om väderfenomenen i atmosfären, men det är väldigt mycket mer komplicerat, berättar Palmroth.
Det finns tre centrala orsaker till det. Den första är skalan. Där vårt vanliga väder äger rum inom den cirka tio kilometer höga troposfären i den nedersta delen av atmosfären sträcker sig rymdvädret med jordens magnetfält miljontals kilometer ut i rymden.
Den andra är komplexiteten i interaktionen. Där de vanliga väderfenomenen sker i en neutral gas påverkas rymdvädret av elektromagnetiska interaktioner.
Den tredje är mängden observationsmaterial. Det finns tusentals väderstationer på jorden men bara några tiotals mätstationer för rymdväder.
Kan artificiell intelligens ge oss en genväg?
Ändå har övervakningen av rymdvädret utvecklats enormt. Ännu för 20 år sedan ansågs det vara omöjligt att modellera protonerna i atomkärnorna i den plasma som solen producerar, men effektivare metoder och datorkraft har gjort det möjligt att förstå rörelserna.
Men de mindre elektronerna har ändå varit för mycket även för de bästa superdatorerna.
– Elektronens massa är en 1836:edel av protonens massa. Dessutom är de snabba och många, beskriver Palmroth.
Inför elektronerna står till och med högpresterande datorsystem maktlösa. Men AI kan erbjuda ett nytt tillvägagångssätt.
– Istället för att kalkylera försöker vi rekonstruera elektronerna med hjälp av AI och sedan komplettera den fysikbaserade beräkningen med modelleringen, säger Palmroth.
Om det lyckas kan tekniken ge en mer exakt bild av rymdvädret. Men för att förutspå rymdvädret räcker det inte.
– Det är sedan nästa steg av problemet.
Den knepiga ignorosfären
Utöver akademiprofessuren får Palmroth också rollen som ledare av Finlands Akademis nya spetsforskningsenhet för resiliens i rymden för perioden 2026–2030. Enheten är gemensam för Helsingfors universitet, Aalto-universitetet, Uleåborgs universitet, Åbo universitet och Meteorologiska institutet och fortsätter den forskning som bedrevs vid Palmroths tidigare spetsforskningsenhet för hållbar rymdvetenskap och rymdteknik.
USA:s nya lagstiftning medför nya utmaningar för rymdtekniken. Lagstiftningen fastställer att nya satelliter ska placeras lägre än tidigare, i ignorosfären som ligger högt uppe i atmosfären.
Tanken bakom lagen är i sig god: Gaserna i atmosfären saktar ner satelliterna och får dem att falla ner till jorden efter fem år i användning. Detta innebär att gamla satelliter inte glöms kvar och blir rymdskrot.
Palmroth är dock inte helt övertygad.
– Ignorosfären är den miljö vi känner till sämst på hela planeten, säger Palmroth.
– Den är ett gränsområde där fysiken bestäms av både laddade och oladdade partiklar. Därför är det mycket svårt att modellera den. Att skicka satelliter upp i ignorosfären gör det svårt att förutse deras banor.
Spetsforskningsenheten strävar efter att förstå ignorosfären som en del av plasmans färd från solen till jorden. Den kunskapen kan vara värdefull till exempel för att kunna förhindra satelliter från att okontrollerat störta ner från sina omloppsbanor.
Ett nytt initiativ är att förbereda sig för extrema rymdväderfenomen som sker en gång per hundra eller tusen år.
– Vi blir allt mer beroende av satelliter. Därför måste vi utreda hur de fungerar också under ovanligt kraftiga solstormar, säger Palmroth.
Fortsätter undervisa
I slutet av november belönades Palmroth med Nokia Säätiös pris för sitt banbrytande arbete inom rymdforskning. I motiveringen till priset nämndes att Palmroth spelar en nyckelroll i att lyfta upp Finland till toppen av rymdforskningen.
I november blev hon ytvald till universitets styrelse för 2026-2029.
– Det känns särskilt fint att priset synliggör det strategiska arbetet och fixandet mellan olika aktörer som ofta förblir i det dolda. Det har jag lagt ner mycket tid på, konstaterar Palmroth.
En akademiprofessur och en spetsforskningsenhet samt medlemskap i universitetets styrelse skulle säkert räcka för att hålla Palmroth sysselsatt under de kommande åren. Ändå vill hon fortsätta att undervisa nya studenter.
– De unga ger mig energi, och de är ju vår framtid. Därför vill jag följa dem på deras resa mot stjärnorna.