Искусственный интеллект находит формулу для прогнозирования волн-убийц, используя данные за 700 лет

Ученые из Копенгагенского и Викторианского университетов, используя искусственный интеллект и более чем 700-летний массив данных о более чем миллиарде волн, разработали математическую модель для прогнозирования возникновения гигантских волн-убийц (rogue waves). Это новое знание может сделать судоходство безопаснее.

Долгое время считавшиеся мифом, аномально большие волны-убийцы очень реальны и могут разрушать суда и даже повреждать нефтяные платформы. Исследователи из Института Нильса Бора использовали методы ИИ, чтобы обнаружить математическую модель, которая дает «рецепт» того, как и, что не менее важно, когда могут возникать эти морские чудовища. С помощью огромных массивов данных о движении океана теперь можно рассчитать вероятность столкновения с такой волной в любой момент времени.

«По сути, это просто очень невезение, когда одна из этих гигантских волн настигает. Они вызваны комбинацией множества факторов, которые до сих пор не объединялись в единую оценку риска. В этом исследовании мы определили причинные переменные, создающие волны-убийцы, и использовали искусственный интеллект, чтобы собрать их в модель, которая может рассчитать вероятность их образования», — говорит Дион Хефнер, ведущий автор исследования, опубликованного в журнале PNAS.

В своей модели исследователи объединили доступные данные о движении океана и состоянии моря, глубинах и батиметрическую информацию. Ключевыми стали данные с буев в 158 различных точках у побережья США и заморских территорий. Совокупный набор данных содержит информацию о высоте волн и состоянии моря за эквивалент 700 лет. Анализ показал, что аномальные волны, определяемые как минимум вдвое превышающие окружающие, возникают постоянно — около 100 000 таких событий в наборе данных, что эквивалентно примерно одной волне-убийце в день в случайном месте океана.

Используя методы ИИ, включая символическую регрессию, алгоритм проанализировал данные и вывел уравнение, описывающее «рецепт» волны-убийцы. Исследование также опровергает распространенное мнение о главной причине их возникновения. Установлено, что доминирующим фактором является «линейная суперпозиция» — явление, известное с 1700-х годов, когда две волновые системы пересекаются и на короткое время усиливают друг друга.

Алгоритм — хорошая новость для судоходной отрасли. Компании могут использовать его для оценки риска столкновения с опасными волнами при планировании маршрутов. Все исследование, алгоритм и данные находятся в открытом доступе, а расчеты модели прозрачны, в отличие от многих «черных ящиков» ИИ.