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人工智能发现如何预测巨浪的公式

本站发布时间:2023-12-23 15:45:35

长期以来被认为是一个神话,奇怪的大波浪是真实的,可以分裂部分并造成破坏哥本哈根大学和维多利亚大学的科学家利用700年来来自超过10亿个波浪的正交波数据,使用人工智能等公式来预测海洋怪物的出现新知识可以使运输更加安全

关于季风的故事,被称为季风,一直是水手们的梦想但是,当一个6米高的声波入射到挪威的平台Draupnerin1995时,数字仪器会重新捕获并测量北海这是第一次测量并提供了异常位置和波确实存在的科学证据

从那时起,这些极端情况一直是本研究的主题现在,来自哥本哈根大学尼尔斯玻尔研究所的研究人员已经使用AI方法发现了一个模型,该模型为如何——尤其是何时——发生Roguewave提供了答案

借助大量关于海洋运动的大数据,研究人员可以预测在一个卫生的时间段内发生地震的可能性

“基本上,这是一个非常糟糕的结果,这两个巨大的波浪击中了。到目前为止,许多因素的组合还没有被结合到一个或多个空间估计中。在这项研究中,我们绘制了产生波浪的多个变量,并使用了人工智能等作为模型的一部分,这可以计算波浪形成的可能性,”DionHä说;fner

Hä;这是尼尔斯玻尔研究所的一项新研究,也是这项科学研究的第一作者,刚刚发表在《国家科学院学报》上

流氓波每天都在形成

在该模型中,搜索器组合了海洋运动和海岸的可用数据,以及水深和水深信息最重要的是,每天24小时收集美国海岸和东部地区158个不同位置的海浪数据当组合起来时,这些数据——来自超过10亿次的波浪——包含了700年的正向平均高度和东向信息

研究人员分析了多种类型的数据,以确定行波的频率,定义为至少两次具有环绕波的波形,包括超过20米的最新行波通过机器学习,他们将所有算法转换为应用于数据集的分析算法

“我们的分析表明,异常在整个时间段内都会出现。事实上,我们在可以定义为波浪的数据集中注册了100000个波浪。这相当于海洋中任何一个角落每天都会出现1个波浪。然而,它们并不是极端情况下的所有波浪,”该研究的第二作者JohannesGemmrich解释道

人工智能是科学家

在这项研究中,研究人员重新发现了人工智能的局限性有几种人工智能方法,包括给出一个等式的符号回归,而不是只返回一个单一的预测

通过检查超过10亿个波浪,研究者的算法已经分析了自己的方法来找到波浪的原因,并将其浓缩为描述波浪原理的方程AI了解了问题的原因,并以研究人员可以分析并结合到未来研究中的等式的形式传达了对人类的原因

“几十年过去了,第谷布拉赫收集了三个经济学观测结果,开普勒从中提取了开普勒定律,但有很多内部误差。我们用机器来处理开普勒与行星之间的波动。总之,令人震惊的是,这是有可能的,”MarkusJochum说

自1700年代以来的现象是未知的

这项新闻研究打破了人们对引起脑电波的普遍看法到目前为止,人们认为最常见的行波原因是一个波与另一个波短暂地结合并保持其能量,导致一个更大的波继续传播

然而,有研究表明,电磁波串行化中的主要因素是所谓的“线性叠加”。这种现象在17世纪以外都是已知的,当两个波系统相互交叉,信息在另一个或更短的时间内传播时就会发生

“如果双波系统是一种增加深波谷后产生高波峰的机会的方法,则会产生更大的波谷。这是对大约300年的认识,并且没有足够的数据支持,”迪翁Hä说;fner

安全装运

研究人员的研究结果对航运业来说是个好消息,当时全球大约有50000辆汽车事实上,有了算法的帮助,就有可能预测何时出现这种“完美”的因子组合,从而将skofam提升到对任何人都可能构成威胁的水平

“假设公司提前规划好了路线,他们可以使用我们的算法来评估是否有机会在长距离内对抗波动。基于此,他们可以选择其他路线,”DimionHä;fner

所有这些算法和搜索都是公开可用的,以及研究人员部署的路径和波形数据因此,DionHä;Fner和其他相关方,如公共机构和气象服务机构,可能会开始计算巨浪的可能性与任何其他利用人工智能创建的模型不同,研究者算法中的所有中介计算都是透明的

“人工智能和机器学习通常是一个不会增加人类理解的黑盒子。但在这项研究中,Dion使用人工智能方法将一个或多个观测数据库转换为一个逻辑波可能性的微方程,它可以很容易地被人们理解,并最终转化为物理定律,”Dion的导师兼作者Markus Jochum教授总结道


来源:

Materials provided by
University of Copenhagen - Faculty of Science.
注明: Content may be edited for style and length.


参考:

  1. Dion Häfner, Johannes Gemmrich, Markus Jochum.
    Machine-guided discovery of a real-world rogue wave model. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2023; 120 (48) DOI: 10.1073/pnas.2306275120

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