Microsoft показала прогноз риска магнитных бурь для 66 935 подстанций США

Рохан Каннан (Rohan Kannan) во время летней стажировки в Microsoft Research построил систему машинного обучения, которая за 30–60 минут до удара магнитной бури оценивает риск для каждой из 66 935 подстанций континентальной части США.

Почему это важно: Сильная магнитная буря наводит в линиях электропередачи токи, способные повредить оборудование. Общего предупреждения о буре оператору сети мало: ему нужно знать, где и когда удар будет сильнее всего.

Как это работает: Система считает прогноз в три шага.

• По измерениям солнечного ветра (потока частиц от Солнца), сделанным в точке Лагранжа L1¹, она прогнозирует два показателя силы бури — индексы AE² и Dst³.
• Модель на основе градиентного бустинга⁴ соединяет эти прогнозы с широтой и проводимостью грунта у каждой подстанции и оценивает, как быстро там будет меняться магнитное поле.
• Оценки по отдельным подстанциям сводятся в карту риска для всей страны.

Детали: Геология важна потому, что над породами с высоким электрическим сопротивлением наведённые токи сильнее, чем над хорошо проводящими. Поэтому одна и та же буря грозит разным регионам по-разному.

В цифрах: Microsoft приводит доли возмущений, которые система распознала при проверке.

• Она обнаружила 76,5% случаев, когда магнитное поле менялось быстрее 10 нанотесл в минуту.
• При пороге 20 нанотесл в минуту доля обнаружений составила 81,2%.
• Для самых сильных возмущений, от 50 нанотесл в минуту, она упала до 64,1%.
• Оценки для всех подстанций система выдаёт примерно за 333 миллисекунды, так что можно быстро перебрать много сценариев.

Интрига: Подбирать признаки, способы проверки и настройки модели помогала система из 50 ИИ-агентов. Данные использованы только открытые: NASA, Геологической службы США и сети магнитометров INTERMAGNET, а сведения об энергосетях взяты из проекта Microsoft Research GridSFM.

Но: До работы в энергосетях системе далеко.

• Действующих систем такого рода, с которыми можно сравниться, нет, поэтому модель сравнивали с простой линейной регрессией.
• Ложных тревог тем больше, чем сильнее буря.
• Карта риска в публикации — демонстрация на условном сценарии сильной бури, а не запись реального события.
• Перед применением нужна проверка вместе с энергокомпаниями и на их рабочих данных.

Что дальше: Автор хочет удлинить прогноз за пределы 30–60 минут, перенести систему на другие страны и перейти от подстанций к оценке риска для отдельных трансформаторов.

Так уже было: Во время магнитной бури в мае 2024 года энергокомпании Северной Америки готовились к возможным сбоям. Буря ухудшила точность GPS и работу спутников, что сказалось на фермах в Северной Америке и Европе, где техника работает по спутниковой навигации.