新しいアルゴリズムは、極端な自然災害の予測に役立ちます

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新しいアルゴリズムは、極端な自然災害の予測に役立ちます
新しいアルゴリズムは、極端な自然災害の予測に役立ちます
Anonim
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当時国際宇宙ステーションにいたエドワード・ルー宇宙飛行士が撮影したハリケーン・イザベルの写真

マサチューセッツ工科大学の科学者による新しいコンピューターアルゴリズムは、液体と気体の流れの極端な乱れを予測するのに役立ちます。研究者の記事がScienceAdvances誌に掲載されました。

キラー波(高さ約30メートルの巨大な単一波)や気流の不安定性など、多くの極端なイベントが一見警告なしに発生します。ほとんどの場合、特に複雑な揮発性システムに関しては、いつ発生するかを予測することは不可能です。ただし、新しい記事の著者であるアメリカの数学者は、極端なイベントに先行するパターンを識別するための確率的アルゴリズムを開発しました。

研究者のアルゴリズムは、観測データと動的方程式の組み合わせに基づいています。通常、このようなモデルの科学者は数式のみに依存しており、その解により、システムが将来どのように動作するかを予測できます。ただし、記事の著者によると、いくつかの極端なイベントの物理学は複雑すぎて完全には理解されておらず、これはモデリングのエラーにつながる可能性があります。

方程式が研究対象の物理システムの非現実的な状態を予測できる場合もあれば、日常生活で発生する可能性が低い極端なイベントの「前駆体」が多すぎる必要がある場合もあります。アルゴリズムの予測をより妥当なものにするために、科学者は現実の世界で見つかったシステムからのデータを使用しました。これは、潜在的なバグを取り除くのに役立ちました。

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コルモゴロフストリームの3Dレンダリング

研究者は、コルモゴロフの流れシミュレーションでプログラムをテストしました。かつて、数学者はそれを層流状態から乱流状態へのシステムの遷移を説明するのに役立つモデルとして使用していました。レイノルズ数が十分に大きい場合、この流れで大規模な摂動が発生する可能性があります。研究者のアルゴリズムは、流れの不安定性が外部の影響ではなく、内部の非線形エネルギー交換が原因で発生することを示しました。その結果、記事の著者は、前提条件、つまり、流れの中の2つの波が相互作用し、3番目の波が形成される場合を特定しました。これにより、複雑さに応じて、75〜99%のケースで極端なイベントが発生します。モデル化されているシステムの。

研究の著者の1人によると、新しいアルゴリズムは、災害が発生する可能性のある多数のシステムに適しています。これは、乱流が自然界でよく見られるという事実によるものです。乱流は、ガスや液体の流れ、たとえば、地球の大気中の空気や海中の水の動き、および技術的な装置で観察できます。将来的には、科学者は液体が障害物や壁にぶつかるシナリオにアルゴリズムを適用することを計画しています。これらの例は、航空機周辺の気流や石油プラットフォームに出会う​​海流です。

乱気流は航空機の乗客の間で特に一般的であり、場合によっては飛行機墜落事故につながる可能性があります。航空機が空中で避けるべき現象について、私たちの資料を読んでください。

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