Волны высотой 200 метров: ИИ разгадал столетнюю загадку ученых об океане

Искусственный интеллект позволил составить полную картину такого явления, как внутренние волны в океанах, которые веками оставались загадкой для человечества, и выяснить, что на глубине океан значительно более активен, чем на поверхности. Хотя изучение этого явления продолжалось сто лет, однако только ИИ смог объединить все данные воедино, пишет в статье для ZN.UA «Подводные волны океана: как искусственный интеллект помог увидеть скрытый под водой мир» доктор физико-математических наук Екатерина Терлецкая.

Огромные «внутренние волны» высотой 100–200 метров возникают в океане глубоко под водой, и на поверхности их почти не видно. При этом чем больше такая волна, тем меньше она заметна на поверхности. Однако они влияют на различные процессы и течения в океане, создавая загадочные водовороты.

«Толща воды не всегда однородна, иногда она состоит из разных слоев, как пирог: сверху — теплее и легче, а глубже —  холоднее, соленее и гуще. Именно на границе этих слоев, под поверхностью, и возникают внутренние волны. Они способны замедлять корабли, изменять течения, угрожать подводным кабелям, трубопроводам и другой подводной инфраструктуре, перемешивать водные массы и влиять на климат», — объясняет ученая суть этого явления.

Сначала люди на протяжении веков замечали странное поведение океанов, которое не могли объяснить. После развития науки, создания радаров и запуска спутников в космос ученые смогли увидеть эти скрытые движения как явление.

Терлецкая отмечает, что на практике спутниковые фотографии не могут показать внутренние волны напрямую, но могут фиксировать их след на поверхности. Такие течения, связанные с глубоководной волной, изменяют распределение мелких поверхностных волн, образуя характерные светлые и темные полосы.

Но особенно эффективными для наблюдений за глубоководными волнами оказались радары с синтезированной апертурой — SAR. Однако долгое время даже все имеющиеся средства не могли собрать данные в полноценную картину.

«Спутниковые радары, численное моделирование и искусственный интеллект впервые дают возможность увидеть эти скрытые движения как глобальное явление. Мы как будто открываем океан во второй раз, только уже не с поверхности, а изнутри», — пишет автор.

В первую очередь на изучение этого явления повлияла автоматическая классификация на основе искусственного интеллекта. Открытая платформа AIR Centre для автоматического обнаружения, картографирования и архивирования внутренних солитонов по спутниковым SAR-снимкам Internal Waves Service позволяет анализировать радиолокационные изображения и создавать глобальную базу наблюдений.

«Удивительно, но для этого прорыва ученым не понадобилось строить новые корабли или запускать дополнительные датчики. Мы просто научились видеть то, что годами хранилось на серверах. Благодаря ИИ океанологи впервые смогли исследовать внутренние волны не как отдельные экзотические эпизоды, а как фундаментальную планетарную систему. Оказалось, что под спокойной гладью океан гораздо активнее и динамичнее, чем считалось до сих пор», — пишет Терлецкая.