Czy sztuczna inteligencja pomoże w projektowaniu budynków odpornych na huragany?

Naukowcy z National Institute of Standards and Technologu (NIST) opracowali nową metodę cyfrowej symulacji huraganów, wykorzystując sztuczną inteligencję. Swoje modele oparli na danych zbieranych od 100 lat, które dotyczyły tych ekstremalnych zdarzeń.

Stworzone symulacje mogą dokładnie wskazywać na prędkość i trajektorię wiatru w czasie poszczególnych burz. Może to być niezwykle pomocne w projektowaniu budynków w regionach, które są szczególnie narażone na niszczycielskie wiatry.

W amerykańskich przepisach budowlanych są zawarte mapy pogodowe, z których inżynierowie odczytują średnią prędkość i trajektorię wiatrów na danym obszarze, co jest niezbędne w dalszych pracach konstruktorskich. Trzeba mieć na uwadze, że budowlańcy np. projektując szpital, muszą wprowadzić dodatkowe "obostrzenia pogodowe", aniżeli budując zwykły magazynu.

Jak mówi współautor badań dr Adam Pinat z NIST: - Wyobraźcie sobie, że macie drugą Ziemię lub tysiąc Ziem, gdzie możecie obserwować huragany przez 100 lat i zobaczyć, gdzie uderzają w wybrzeże, i jak są intensywne. Te symulowane burze można wykorzystać do niemal bezpośredniego tworzenia danych na mapach.

Nowe mapy, które są oparte na analizach sztucznej inteligencji, powstały wskutek symulacji niezwykle złożonych procesów zachodzących wewnątrz huraganów. Na ich zachowanie wpływ ma temperatura powierzchni morza, czy chropowatość powierzchni Ziemi. Jak zauważają naukowcy, tego typu dane nie zawsze są łatwo dostępne.

Specjaliści podeszli do tego temu inaczej niż zazwyczaj, gdyż do tej pory burze budowano od podstaw w sposób matematyczny. Teraz naukowcy nauczyli sztuczną inteligencję naśladowania rzeczywistego zachowania huraganów. Posiadając bardzo dużą ilość informacji, algorytmy uczenia maszynowego pozwoliły na skonstruowanie modeli, które brały pod uwagę zwykle pomijane przy innych metodach dane. Dzięki temu otrzymano symulacje, które odzwierciedlają rzeczywistą siłę wiatru i ruch huraganu.

Jak mówi Pintar: - [Model - red.] działa bardzo dobrze. Szczerze mówiąc, w zależności od tego, gdzie patrzysz, trudno jest zidentyfikować symulowany huragan od tego prawdziwego -. Naukowcy podkreślają także, że model może "szybko tworzyć zbiory realistycznych burz".

Jednocześnie badacze zauważają istotny problem tego rozwiązania, otóż tworząc szczegółowe symulacje, trzeba posiadać bardzo dużo informacji. Nowe modele powstające dla północno-wschodniego wybrzeża USA odbiegały od oczekiwań, ponieważ na tym obszarze o wiele rzadziej pojawiają się huragany, aniżeli w regionach południowo-wschodnich. Ponadto symulacje bazują na danych historycznych. Modele nie są w stanie przewidzieć, w jaki sposób mogą zmienić się huragany  z powodu zachodzących zmian klimatycznych. Wyniki badań zostały opublikowane w Artificial Intelligence for the Earth Systems.