Поверхность Солнца испещрена невидимыми магнитными полями. Эти поля создают узоры, которые можно сравнить с торопливым почерком — магнитным почерком. В таких узорах зашифрованы приметы солнечных вспышек: гигантских взрывов, выбрасывающих в космос облака раскалённого газа (плазмы) и излучение. Достигая Земли, эти возмущения, которые называют солнечным ветром, нарушают работу спутников и электросетей. Умение вовремя предсказать вспышку стало насущной задачей.

Долгое время физики не могли разобраться, какие именно узоры предвещают беду. Базовые законы, связывающие магнетизм и электричество, известны как электромагнетизм (их открыли Фарадей и Максвелл). Однако вблизи Солнца картина слишком сложна. На помощь пришли обучающиеся программы (машинное обучение), в частности свёрточные нейросети — системы, которые распознают образы на изображениях. Их натренировали на тысячах магнитограмм — снимков магнитного поля, полученных с высоким разрешением с помощью специального поляризационного прибора на спутнике. Сеть научилась предугадывать вспышку за 24 часа, но её логика оставалась тайной. Метод Grad-CAM, один из инструментов объяснимого искусственного интеллекта, позволил подсветить те участки снимка, которые сильнее всего повлияли на решение сети.

Оказалось, сеть бессознательно выделяет зоны, где магнитное поле устроено особым образом. Там одна полярность («плюс») заметно преобладает над другой («минус») — площадь «плюса» примерно вдвое больше. Такой перекос служит верным признаком, что в этом месте вот-вот произойдёт магнитное пересоединение — резкая перестройка силовых линий, освобождающая огромную энергию. Нейросеть ухватила физический принцип, ни разу не читая учебников.

Теперь объяснимый ИИ превращается из отладочного инструмента в средство научного поиска. Всматриваясь в магнитный почерк Солнца, учёные могут не только искать известные приметы, но и открывать новые, подмеченные алгоритмом. В будущем это обещает системы раннего оповещения, которые предупредят о надвигающейся солнечной буре пилотов, операторов спутников и энергетиков.