در حالی که امواج ناپایدار و خروشان در دریاها به طور ناگهانی میتوانند از مکانهای ناشناخته ظاهر شوند و به کشتیها و جان خدمه و مسافران خطر جدی تحمیل کنند، با کمک هوش مصنوعی امکان پیشبینی و اجتناب از وقوع آنها ممکن است.
، امواج غیرقابل پیشبینی، که به عنوان هیولاهای دریایی شناخته میشوند، میتوانند به کشتیها و سکوهای نفتی آسیبهای جدی وارد سازند و زندگی افرادی را که در آنها مشغول به فعالیت هستند، به خطر اندازند.
اکنون، یک سیستم نوآورانه از دانشگاه مریلند با بهرهگیری از یک شبکه عصبی، اقدام به ارائه هشدارهای زودهنگام ارزشمند کرده است.
امواج ناپایدار به هر موجی اطلاق میشود که حداقل دو برابر طول موجهای اطرافش باشد. این امواج میتوانند تجربهای ترسناک برای کسانی که به فعالیت در دریا مشغولند، به ارمغان بیاورند. در سال ۱۹۹۵، یک موج با ارتفاع ۲۵.۶ متر به یک سکوی گاز در دریای شمال نزدیک سواحل نروژ برخورد کرد و این موضوع توسط ابزاری لیزری تأیید شد.
در سال ۲۰۲۰، یک موج ناپایدار به ارتفاع ۱۷.۶ متر به وسیله مجموعهای از شناورها در سواحل جزیره ونکوور ثبت گردید و در سال ۲۰۲۲ یک کشتی تفریحی به نام وایکینگ پولاریس مورد اصابت یک موج ناپایدار قرار گرفت که منجر به جانباختن یکی از مسافران شد.
با وجود این که یک تحقیق در سال ۲۰۱۹ نشان داد که بروز این امواج کمتر است، اما پژوهشگران به این نتیجه رسیدند که شدت آنها در حال افزایش است. لذا، سیستمهایی که قادر به پیشبینی این امواج هستند، میتوانند به طرز قابل توجهی در حفاظت از جان کسانی که در دریا فعالیت دارند و در جستجوی پناهگاه هستند کمک کنند و شرایط را برای انجام اقدامات احتیاطی پیش از وقوع موج فراهم سازند.
سال گذشته، پژوهشگران دانشگاه کپنهاگ با استفاده از یک سیستم مبتنی بر هوش مصنوعی، دادههای دریافت شده از شناورهای ۱۵۸ نقطه در سراسر دنیا را تجزیه و تحلیل کردند تا علت پیچیده این امواج غیرقابل پیشبینی را دریابند.
این تیم متوجه شد که این امواج به فرآیندی به نام «برهمنهی خطی» مربوط میشوند که در آن دو سیستم موج به طور همزمان تداخل و یکدیگر را تقویت میکنند.
دیون هافنر، نویسنده ارشد این تحقیق در آن زمان گفت: اگر دو سیستم موجی در دریا به شکلی با یکدیگر تلاقی کنند که احتمال تشکیل امواج بلند و به دنبال آن فرورفتگیهای عمیق را افزایش دهد، خطر امواج بسیار بزرگ نیز به وجود میآید.
اکنون، دو پژوهشگر از دانشگاه مریلند به منظور دستیابی به دیدگاههای عمیقتر در مورد این امواج خطرناک دوباره از هوش مصنوعی استفاده کردهاند. آنها یک شبکه عصبی را با ۱۴ میلیون نمونه ۳۰ ثانیهای از ۱۷۲ شناور در سواحل ایالات متحده و جزایر اقیانوس آرام آموزش دادند. هدف این بود که سیستم هوش مصنوعی را بیاموزند تا بتواند تشخیص دهد کدام امواج موجب بروز امواج ناپایدار میشوند.
این سیستم جدید در فاز آزمایشی توانست امواج ناپایدار را با دقت ۷۵ درصد و یک دقیقه قبل و با دقت ۷۳ درصد پنج دقیقه قبل از وقوع شناسایی کند.
با این وجود، پژوهشگران بر این عقیدهاند که این نتایج میتواند به توسعه سیستمهای هشدار اولیه منجر شود که به کارگران دریایی کمک میکند تا از عواقب بد این امواج بگریزند، اما همچنین به محدودیتهای این سامانه نیز اذعان دارند.
در مطالعهای که به تازگی در مجله علمی Scientific Reports منتشر شده، آنها بیان کردهاند: واقعیت این است که از هر چهار موج ناپایدار، سه موج قابل پیشبینی هستند، به این معنا که یکی از هر چهار موج ناپایدار غیرقابل پیشبینی بوده و تعداد قابل توجهی هشدار کاذب نیز صادر میشود. دقت این سیستم برای به کارگیری در عمل نیازمند ارتقاء بیشتری است و برای این منظور میتوان از معماریهای قدرتمندتر شبکههای عصبی بهره برد.
این تیم علاوه بر تلاش برای ارتقاء استحکام این سیستم هوش مصنوعی، همچنین قصد دارد با افزودن دادههای بیشتر به تحلیل، از جمله سرعت باد، عمق آب و اطلاعات موقعیت امواج، موجب دقت بیشتر آن گردد.
توماس برونونگ، نویسنده این تحقیق اظهار میدارد: با وجود اینکه میزان موفقیت رویکرد ما دلگرمکننده است، شبکه عصبی مورد استفاده تنها به ما اجازه میدهد تا نتیجهگیریهای محدودی درباره فیزیک بنیادی وقوع امواج ناپایدار انجام دهیم. به عنوان پژوهشگران، ما اکنون بیش از هر زمان دیگری متعهد به استفاده از رویکردهای مشابه برای دستیابی به بینشهای عمیقتر درباره این امواج هستیم.
بالاکومار بالاچاندران، نویسنده دیگر این مقاله اشاره کرد که شبکه عصبی به کار رفته در این مطالعه قابلیتهای گستردهتری نیز دارد.
او افزود: امواج ناپایدار یکی از انواع پدیدههای شدید هستند که رویکرد مبتنی بر داده ما میتواند برای درک و پیشبینی سایر رویدادهای شدید مرتبط، همچون تغییرات آبوهوا و فرآیند احتراق مفید واقع شود.