Diese KI kann 'freak' Wellen, die Schiffe zum Sinken bringen können, Minuten im Voraus voraussagen

Rogue Wellen sind unheimlich große Wasserwälle, die dafür bekannt sind, aus dem Nichts zu erscheinen, um ahnungslose Schiffe und Strandbesucher zu überfallen. Aber ein neues künstliche Intelligenz Modell kann die meisten dieser überraschenden Wellen bis zu fünf Minuten im Voraus vorhersagen, berichten die Maschinenbauingenieure Thomas Breunung und Balakumar Balachandran von der University of Maryland in College Park am 18. Juli in Scientific Reports.

Die die um das mehr als doppelt so hoch sind wie umliegende Wellen, können Rogue Wellen entstehen, wo sich zusammenführende Wellen eine einzelne, verstärkte Welle erheben oder wo Meeresströmungen Wellen zu mächtigen Wellenbergen komprimieren. Obwohl Forscher bemerkt haben, dass bestimmte Muster diesen plötzlichen Anstiegen vorausgehen können, war bisher kein effektiver Vorhersagealgorithmus entwickelt worden. Ein solches Werkzeug könnte lebensrettend sein - von 2011 bis 2018 zeigen gesammelte Augenzeugenberichte, dass Rogue Wellen 386 Menschen getötet und 24 Schiffe versenkt haben.

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Mit Hilfe von etwa 16 Millionen Datenpunkten, die im halbstündigen Intervall von einem Netzwerk von 172 Meeresbojen gesammelt wurden, haben Breunung und Balachandran ein KI-Programm trainiert, um Wellenmuster zu unterscheiden, die Rogue Wellen vorausgehen. Das Programm sagte 3 von 4 Rogue Wellen in den Bojen des Netzwerks eine Minute im Voraus voraus. Bei einer Verlängerung der Vorlaufzeit auf fünf Minuten wurden rund 7 von 10 Wellen vorhergesagt.

Bemerkenswerterweise hat das Programm Rogue Wellen an Orten, an denen es keine Trainingsdaten erhalten hat, ungefähr genauso gut antizipiert. "Wenn Sie Rogue Wellen an einem neuen Ort vorhersagen wollen, müssen Sie nur Ihre Boje dort platzieren, und Sie können dieses Programm ohne Training verwenden", sagt Breunung.

Indem man leistungsstärkere KI-Architekturen zusammen mit mehr Daten nutzt, könnten noch höhere Vorhersageraten erzielt werden, fügt er hinzu. "Vielleicht können wir auf 4 von 4 gehen... Wir werden sehen."

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T. Breunung und B. Balachandran. Vorhersage von Freak Wellen aus Bojenmessungen. Scientific Reports. 18. Juli 2024. doi: 10.1038/s41598-024-66315-3.

Nikk Ogasa ist Redakteur für Naturwissenschaften bei Science News. Er hat einen Master-Abschluss in Geologie von der McGill University und einen Master-Abschluss in Wissenschaftskommunikation von der University of California, Santa Cruz.

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