امکان پیش‌بینی سونامی در کمتر از ۱ ثانیه فراهم شد

یک سونامی ویرانگر در سال ۲۰۱۱ شمال شرقی ژاپن را درنوردید و جان حدودا ۱۸٬۵۰۰ نفر را گرفت. از آن زمان، دولت ژاپن تلاش زیادی کرده است تا از بروز وقایع این چنینی جلوگیری کند. پژوهشگران آزمایشگاه علمی RIKEN با بهره‌گیری از فناوری یادگیری ماشین، سیستمی توسعه داده‌اند که می‌تواند در کمتر از یک ثانیه آثار سونامی را با دقت بالا پیش‌بینی کند.

پژوهشگر ارشد پروژه‌ جدید آزمایشگاه RIKEN می‌گوید مزیت اصلی این روش، سرعت پیش‌بینی است؛ چون سرعت در اطلاع‌رسانی و استفاده از سیستم‌های هشدار اولیه اهمیت بسیار زیادی دارد: «مدل‌سازی‌های مرسوم سونامی پس از ۳۰ دقیقه نتایج را ارائه می‌دهند که بسیار دیر است. مدل ما می‌تواند پیش‌بینی را در عرض تنها چند ثانیه انجام دهد.»

ژاپن برای دست‌یابی به سیستم پرسرعت پیش‌بینی سونامی، سراغ استفاده از شبکه‌ بزرگ متشکل‌از حسگرها رفته که به‌طور مداوم حرکات بستر اقیانوس را مورد بررسی قرار می‌دهند. حدودا ۱۵۰ ایستگاه فراساحلی در همکاری با یک‌دیگر شبکه‌ی مذکور را تشکیل می‌دهند و به تولید سیستمی برای هشدار اولیه‌ سونامی منتهی می‌شوند.

داده‌های ثبت‌شده توسط حسگرها از طریق سیستم‌هایی ویژه به سونامی تبدیل می‌شوند. در این سیستم‌ها ارتفاع و گستره‌ی سونامی در خط ساحلی پیش‌بینی می‌شود. این روند در حالت عادی نیازمند حل چندین معادله‌ی غیرخطی پیچیده است که در کامپیوترهای استاندارد ۳۰ دقیقه به‌طول می‌انجامد. طولانی بودن روند محاسبه باعث می‌شود مردم زمان کافی برای تخلیه نداشته باشند. به‌همین دلیل است که مدل هوش مصنوعی RIKEN اهمیت بسیار زیادی برای نجات جان افراد دارد. به‌لطف این سیستم، مردم حداقل نیم‌ساعت زمان بیشتر برای محافظت از خودشان دارند.

پژوهشگران آزمایشگاه علمی RIKEN می‌گویند سیستم یادگیری ماشین خود را با استفاده از بیش‌از ۳٬۰۰۰ سونامی طراحی‌شده توسط کامپیوتر تعلیم داده‌اند. آن‌ها همچنین سیستم را در ۴۸۰ سناریوی مختلف و با بهره‌گیری از داده‌های سه سونامی واقعی آزموده‌اند.

پژوهشگران می‌گویند سیستم هوش مصنوعی RIKEN با تنها یک درصد از قدرت محاسباتی موردنیاز رویکردهای مرسوم، نتایجی قابل‌قیاس ارائه می‌دهد. آن‌ها ادعا می‌کنند که RIKEN برای تمامی بلایای طبیعی که زمان در آن‌ها نقشی حیاتی دارد، به‌کار می‌آید. پژوهشگران در حال کار روی سیستم پیش‌بینی آثار امواج طوفان هستند.

آزمایشگاه RIKEN در سال ۲۰۲۱ با شرکت فوجیتسو همکاری کرد تا یک سیستم هوش مصنوعی با توانایی پیش‌بینی بلادرنگ سیل‌های ناشی از سونامی طراحی کند. در آن زمان از فوگاکو، سریع‌ترین ابرکامپیوتر دنیا، برای ساخت سیستم پیش‌بینی سیل استفاده شد.

مدل پیش‌بینی سیل توسط قدرت پردازشی سرسام‌آور ابرکامپیوتر فوگاکو تعلیم داده شد، اما نتیجه‌ی کار سیستمی بود که در کامپیوترهای معمولی استفاده شد. سیستم موردبحث از طریق قدرت کامپیوترهای استاندارد، در چند ثانیه سیل را پیش‌بینی می‌کرد.

پژوهشگران در اواخر سال ۲۰۲۱ سیستم جدیدی ابداع کردند که سونامی را از طریق میدان‌های مغناطیسی شناسایی می‌کند. سونامی به‌هنگام حرکت در آب اقیانوس، میدان مغناطیسی ایجاد می‌کند. این میدان‌های مغناطیسی را می‌توان چند دقیقه قبل از رسیدن به سطح دریا شناسایی کرد.

دو سیستم موردبحث در نوع خود بسیار تحسین‌برانگیزند، اما نمی‌توان آن‌ها را هم‌سطح با سیستم جدید RIKEN دانست. سیستم هوش مصنوعی RIKEN فعلاً برای سونامی‌هایی کاربرد دارد که ارتفاع‌شان بیش از ۱٫۵ متر است. پژوهشگران در تلاش‌اند این سیستم را برای سونامی‌های کوچک‌تر نیز بهینه کنند.