MIT חוזה בדיוק מאיזה גובה ובאיזה כוח גל יפגע בחוף

Традиционно, чтобы предсказать поведение прибойной волны, ученые используют один из двух способов: либо

пытаются смоделировать волну на основе взаимодействия отдельных молекул воды и газов воздуха при помощи волновых уравнений, либо проводят эксперименты и измеряют фактические данные. Такие подходы, как отмечают исследователи из Массачусетского технологического института, довольно сложны: первый требует огромных вычислительных ресурсов, а второй — большого количества экспериментов.

בעבודתו החדשה, שפורסמה בכתב העתNature Communications, מדענים ב-MIT השתמשו גם בשיטות וגם למידת מכונה כדי לחזות ביעילות את התנהגותם של גלים נשברים. החוקרים גילו שהמודל החדש טוב יותר בניבוי כיצד ומתי נשברים גלים. לדוגמה, AI העריך את תלילותו של גל מיד לפני השבירה, כמו גם את האנרגיה והתדירות שלו לאחר השבירה, בצורה מדויקת יותר מאשר משוואות גלים קונבנציונליות.

החוקרים אספו נתונים על תנועת הגלים במהלךזמן ניסויים במיכל של 40 מטר. בקצה אחד של הטנק התקינו מחברי העבודה משוט, שתנועתו הובילה להופעת גל באמצע הטנק. חיישנים לכל אורך הבריכה מדדו את גובה המים עם התפשטות הגל.

ניסויים כאלה לוקחים הרבה זמן.זְמַן. בין כל ניסוי יש להמתין עד שהמים יהיו רגועים לחלוטין לפני תחילת הניסוי הבא, אחרת הם ישפיעו זה על זה.

דבי אילטינק, שותפה למחקר

תמונה: MIT

מדענים ערכו כ-250 ניסויים והשתמש בנתוני המדידה כדי לאמן את הרשת העצבית. כך למשל, האלגוריתם למד להשוות בין גלים אמיתיים בניסויים עם גלים החזויים במודל פשוט, ועל סמך ההבדלים ביניהם להתאים את המודל כך שיתאים למציאות.

לאחר אימון האלגוריתם על ניסויחוקרים אלה בדקו את הביצועים של הרשת העצבית על נתונים של שני ניסויים עצמאיים, שכל אחד מהם מתבצע במיכלי גל נפרדים בגדלים שונים. בדיקות הראו שהרשת העצבית נותנת תחזיות מדויקות יותר מהתוצאות המתקבלות באמצעות משוואות גלים.

כפי שמציינים מחברי העבודה, גם בינה מלאכותית תפסהמאפיין חשוב של שבירת גלים, המכונה "הילוך למטה", שבו תדירות הגל מוסטת לערך נמוך יותר. לדברי החוקרים, זהו גורם חשוב מאוד, שכן ככל שהתדר יורד, הגל מואץ. הרשת העצבית חוזה את השינוי בתדירות לפני ואחרי כל גל שובר, מה שיכול להיות חשוב במיוחד כאשר מתכוננים לסופות חוף.

"אם אתה רוצה לחזות מתי גבוההגלים יגיעו לנמל ויעזבו אותו לפני הגלים האלה, אז אם תטעו את תדר הגל, אז מהירות התקרבות הגלים המחושבת תהיה שגויה", מוסיף ילטינק.

החוקרים הציגו את המודל שלהם בצורהתוכנת קוד פתוח הזמינה לכל המשתמשים. המחברים מאמינים שזה יכול להיות שימושי, למשל, במודלים אקלימיים של יכולת האוקיינוס ​​לספוג פחמן דו חמצני וגזים אטמוספריים אחרים, כמו גם עבור מודלים של בדיקות פלטפורמות ימיות ומתקני חוף.

קרא עוד:

זה ניצוד במשך מאות שנים: מה אנחנו יודעים על כוכב הלכת וולקן ליד השמש

פיזיקאים אישרו בניסוי חוק יסוד חדש לנוזלים

אסטרונומים מצאו כוכב לכת ליד כדור הארץ: יש לו מסלול מוזר מאוד