تقليديًا، للتنبؤ بسلوك الموجة المتكسرة، يستخدم العلماء إحدى الطريقتين: إما
في عمله الجديد المنشور في المجلةNature Communications ، استخدم العلماء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كلاً من الأساليب والتعلم الآلي للتنبؤ بفعالية بسلوك الأمواج المتكسرة. وجد الباحثون أن النموذج الجديد أفضل في توقع كيف ومتى تنكسر الأمواج. على سبيل المثال ، قدرت منظمة العفو الدولية شدة انحدار الموجة مباشرة قبل الانكسار ، وكذلك طاقتها وترددها بعد الانكسار ، بدقة أكثر من معادلات الموجة التقليدية.
قام الباحثون بجمع بيانات عن حركة الأمواج أثناءوقت التجارب في خزان 40 مترا. في أحد طرفي الخزان ، قام مؤلفو العمل بتركيب مجذاف ، أدت حركته إلى ظهور موجة في منتصف الخزان. قامت المستشعرات بطول البركة بقياس ارتفاع الماء أثناء انتشار الموجة.
تستغرق مثل هذه التجارب الكثير من الوقت.الوقت. بين كل تجربة ، يجب الانتظار حتى يهدأ الماء تمامًا قبل بدء التجربة التالية ، وإلا ستؤثر على بعضها البعض.
ديبي إيلتينك ، مؤلفة مشاركة في الدراسة
الصورة: MIT
أجرى العلماء حوالي 250 تجربة واستخدام بيانات القياس لتدريب الشبكة العصبية. على سبيل المثال ، تعلمت الخوارزمية مقارنة الموجات الحقيقية في التجارب مع الموجات المتوقعة في نموذج بسيط ، وبناءً على الاختلافات بينهما ، قم بضبط النموذج بحيث يطابق الواقع.
بعد تدريب الخوارزمية على التجربةاختبر هؤلاء الباحثون أداء الشبكة العصبية على بيانات تجربتين مستقلتين ، أجريت كل منهما في خزانات موجة منفصلة بأحجام مختلفة. أظهرت الاختبارات أن الشبكة العصبية تعطي تنبؤات أكثر دقة من النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام معادلات الموجة.
كمؤلفي مذكرة العمل ، اكتشف الذكاء الاصطناعي أيضًاخاصية مهمة لكسر الموجات ، والمعروفة باسم "downshift" ، حيث يتم تحويل تردد الموجة إلى قيمة أقل. وفقًا للباحثين ، يعد هذا عاملاً مهمًا للغاية ، لأنه مع انخفاض التردد ، تتسارع الموجة. تتنبأ الشبكة العصبية بالتغير في التردد قبل وبعد كل موجة كسر ، والتي يمكن أن تكون مهمة بشكل خاص عند الاستعداد للعواصف الساحلية.
"إذا كنت تريد التنبؤ عندما تكون عاليةستصل الموجات إلى الميناء وتتركه قبل وصول هذه الموجات ، ثم إذا أخطأت في تردد الموجة ، فستكون سرعة اقتراب الموجة المحسوبة خاطئة "، يضيف Yltink.
قدم الباحثون نموذجهم في الشكلبرنامج مفتوح المصدر متاح لجميع المستخدمين. يعتقد المؤلفون أنه يمكن أن يكون مفيدًا ، على سبيل المثال ، في النمذجة المناخية لقدرة المحيط على امتصاص ثاني أكسيد الكربون وغازات الغلاف الجوي الأخرى ، وكذلك لنمذجة اختبار المنصات البحرية والمرافق الساحلية.
قراءة المزيد:
لقد تم اصطياده لقرون: ماذا نعرف عن كوكب فولكان المجاور للشمس
أكد الفيزيائيون تجريبيا قانون أساسي جديد للسوائل
وجد علماء الفلك كوكبًا بالقرب من الأرض: له مدار غريب جدًا