MIT, Bir Dalganın Hangi Yükseklikten ve Hangi Kuvvetle Kıyıya Vuracağını Kesin Olarak Tahmin Ediyor

Geleneksel olarak, kırılan bir dalganın davranışını tahmin etmek için bilim insanları iki yöntemden birini kullanır: ya

dayalı bir dalgayı simüle etmeye çalışmakdalga denklemlerini kullanarak bireysel su molekülleri ve hava gazlarının etkileşimlerini araştırın veya deneyler yapın ve gerçek verileri ölçün. Massachusetts Teknoloji Enstitüsü'nden araştırmacıların belirttiği gibi bu tür yaklaşımlar oldukça karmaşıktır: Birincisi çok büyük bilgi işlem kaynakları gerektirir, ikincisi ise çok sayıda deney gerektirir.

Dergide yayınlanan yeni çalışmasındaMIT'deki bilim adamları Nature Communications, kırılma dalgalarının davranışını etkili bir şekilde tahmin etmek için hem yöntemleri hem de makine öğrenimini kullandı. Araştırmacılar, yeni modelin dalgaların nasıl ve ne zaman kırıldığını tahmin etmede daha iyi olduğunu buldular. Örneğin, AI bir dalganın kırılmadan hemen önce dikliğini ve kırılmadan sonraki enerjisini ve frekansını geleneksel dalga denklemlerinden daha doğru bir şekilde tahmin etti.

Araştırmacılar, sırasında dalgaların hareketi hakkında veri topladılar.40 metrelik bir tankta deney süresi. Tankın bir ucuna, çalışmanın yazarları, hareketi tankın ortasında bir dalganın ortaya çıkmasına neden olan bir kürek yerleştirdi. Havuzun tüm uzunluğu boyunca sensörler, dalga yayılırken suyun yüksekliğini ölçtü.

Bu tür deneyler çok zaman alır.zaman. Her deney arasında, bir sonraki deneye başlamadan önce suyun tamamen sakinleşmesini beklemelisiniz, aksi takdirde birbirlerini etkilerler.

Debbie Iltink, çalışmanın ortak yazarı

Resim: MİT

Bilim adamları yaklaşık 250 deney yaptı vesinir ağını eğitmek için ölçüm verilerini kullandı. Örneğin, algoritma deneylerdeki gerçek dalgaları basit bir modelde tahmin edilen dalgalarla karşılaştırmayı ve aralarındaki farklara dayanarak modeli gerçeğe uyacak şekilde ayarlamayı öğrenmiştir.

Algoritmayı deneysel olarak eğittikten sonraAraştırmacılar, her biri farklı boyutlardaki ayrı dalga tanklarında gerçekleştirilen iki bağımsız deneyin verileri üzerinde sinir ağının performansını test etti. Testler, sinir ağının dalga denklemleri kullanılarak elde edilen sonuçlardan daha doğru tahminler verdiğini göstermiştir.

Çalışma notunun yazarları olarak, AI da yakaladıDalga frekansının daha düşük bir değere kaydırıldığı, "vites küçültme" olarak bilinen, kırılma dalgalarının önemli bir özelliği. Araştırmacılara göre bu çok önemli bir faktör çünkü frekans azaldıkça dalga hızlanıyor. Sinir ağı, özellikle kıyı fırtınalarına hazırlanırken önemli olabilecek her kırılma dalgasından önce ve sonra frekanstaki değişikliği tahmin eder.

“Ne zaman yüksek olduğunu tahmin etmek istiyorsanızdalgalar limana ulaşıp bu dalgalar gelmeden terk edecek, dalga frekansını yanlış alırsanız hesaplanan dalga yaklaşma hızı yanlış olacaktır” diye ekliyor.

Araştırmacılar modellerini formda sundular.tüm kullanıcılar tarafından kullanılabilen açık kaynaklı yazılım. Yazarlar, örneğin, okyanusun karbondioksit ve diğer atmosferik gazları emme kabiliyetinin iklim modellemesinde ve ayrıca açık deniz platformlarının ve kıyı tesislerinin testlerinin modellenmesinde faydalı olabileceğine inanıyorlar.

Daha fazla oku:

Yüzyıllardır avlanıyor: Güneş'in yanındaki Vulcan gezegeni hakkında ne biliyoruz?

Fizikçiler, sıvılar için yeni bir temel yasayı deneysel olarak onayladılar

Gökbilimciler Dünya'ya yakın bir gezegen buldular: çok garip bir yörüngesi var