Navigare tra mostri marittimi: l’intelligenza artificiale svela il codice delle onde anomale - METEO GIORNALE: primo sito meteo italiano di Previsioni Meteo
Intelligenza Artificiale per Prevedere le Onde Anomale
Una Formula Rivoluzionaria
Grazie all’analisi di oltre un miliardo di onde oceaniche raccolte in sette secoli, un gruppo di ricercatori delle Università di Copenhagen e Victoria ha sviluppato, mediante l’uso di tecniche avanzate di intelligenza artificiale, una formula predittiva per le onde anomale, note anche come “rogue waves”. Queste onde, un tempo considerate leggende marinare, sono in realtà pericolose realtà capaci di spezzare navi e danneggiare piattaforme petrolifere. La nuova scoperta potrebbe rendere la navigazione più sicura.
La Misurazione delle Onde Anomale
Le storie di onde mostruose hanno affascinato i marinai per secoli, ma solo nel 1995, quando un’onda anomala alta 26 metri colpì la piattaforma petrolifera norvegese Draupner, si ebbe la prima misurazione scientifica di un’onda del genere. Da allora, queste onde estreme sono state oggetto di numerosi studi e ora, grazie all’intelligenza artificiale, i ricercatori dell’Istituto Niels Bohr di Copenhagen hanno scoperto un modello matematico che fornisce una “ricetta” per prevedere la formazione di tali onde.
Un Oceano di Dati
Dion Häfner, ex dottorando presso l’Istituto Niels Bohr e primo autore dello studio pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), spiega che la combinazione di vari fattori, fino ad ora mai uniti in un’unica stima del rischio, ha permesso di mappare le variabili causali che creano le onde anomale. L’intelligenza artificiale ha raccolto questi dati in un modello che può calcolare la probabilità di formazione di un’onda anomala.
I ricercatori hanno combinato dati disponibili sui movimenti oceanici, lo stato del mare, la profondità dell’acqua e informazioni batimetriche. In particolare, i dati delle onde sono stati raccolti da boe in 158 diverse località lungo le coste degli Stati Uniti e dei territori d’oltremare, che raccolgono dati 24 ore su 24. Questi dati, che comprendono oltre un miliardo di onde, contengono informazioni sull’altezza delle onde e sullo stato del mare per un periodo di 700 anni.
Le Onde Anomale Occorrono Ogni Giorno
L’analisi ha dimostrato che le onde anomale si verificano tutto il tempo. Infatti, sono state registrate 100.000 onde nel dataset che possono essere definite come onde anomale, equivalenti a circa 1 onda mostruosa al giorno in una qualsiasi posizione casuale nell’oceano. Tuttavia, non tutte sono onde di dimensioni estreme.
L’Intelligenza Artificiale come Scienziato
Nello studio, l’intelligenza artificiale ha svolto un ruolo fondamentale. I ricercatori hanno utilizzato diversi metodi di intelligenza artificiale, tra cui la regressione simbolica, che fornisce un’equazione come output, piuttosto che una singola previsione come fanno i metodi tradizionali di intelligenza artificiale.
Esaminando più di 1 miliardo di onde, l’algoritmo dei ricercatori ha analizzato autonomamente i dati per trovare le cause delle onde anomale e le ha condensate in un’equazione che descrive la “ricetta” per un’onda anomala. L’intelligenza artificiale apprende la causalità del problema e comunica tale causalità agli esseri umani sotto forma di un’equazione che i ricercatori possono analizzare e incorporare nelle loro future ricerche.
Un Fenomeno Conosciuto dal 1700
Il nuovo studio sfida anche la percezione comune sulle cause delle onde anomale. Fino ad ora, si riteneva che la causa più comune fosse quando un’onda si combinava brevemente con un’altra e ne rubava l’energia, creando un’onda più grande. Tuttavia, i ricercatori stabiliscono che il fattore più dominante nella materializzazione di queste onde è ciò che è noto come “superposizione lineare”, un fenomeno noto dal 1700, che si verifica quando due sistemi d’onda si incrociano e si rafforzano a vicenda per un breve periodo di tempo.
Una Navigazione più Sicura
L’algoritmo dei ricercatori è una buona notizia per l’industria navale, che in qualsiasi momento ha circa 50.000 navi mercantili in navigazione intorno al pianeta. Con l’aiuto dell’algoritmo, sarà possibile prevedere quando questa combinazione “perfetta” di fattori è presente per aumentare il rischio di un’onda mostruosa che potrebbe rappresentare un pericolo per chiunque si trovi in mare.
L’algoritmo e la ricerca sono pubblicamente disponibili, così come i dati meteorologici e delle onde utilizzati dai ricercatori. Pertanto, parti interessate come autorità pubbliche e servizi meteorologici possono facilmente iniziare a calcolare la probabilità di onde anomale. A differenza di molti altri modelli creati utilizzando l’intelligenza artificiale, tutti i calcoli intermedi nell’algoritmo dei ricercatori sono trasparenti.
Il professor Markus Jochum, supervisore della tesi di Dion e coautore, conclude che l’intelligenza artificiale e l’apprendimento automatico sono tipicamente ”scatole nere” che non aumentano la comprensione umana. Tuttavia, in questo studio, i metodi di intelligenza artificiale sono stati utilizzati per trasformare un’enorme banca dati di osservazioni delle onde in una nuova equazione per la probabilità di onde anomale, che può essere facilmente compresa dalle persone e collegata alle leggi della fisica.
