L'intelligenza artificiale prevede con precisione le onde mostruose
Le onde mostruose sono singole, gigantesche onde anomale nell'oceano che possono distruggere le navi. Per molto tempo sono state considerate un mito. Ora i ricercatori hanno sviluppato un modello per spiegare la loro origine e hanno scoperto alcune sorprese.
Le onde mostruose sono state a lungo considerate come un'invenzione dei marinai: onde improvvise ed enormi che possono distruggere intere navi. Solo quando gli strumenti digitali registrarono per la prima volta un'onda alta 26 metri che colpì la piattaforma norvegese di trivellazione petrolifera "Daupner", nel 1995, si ebbe una prova concreta di queste onde gigantesche. Da allora sono stati oggetto di ricerche approfondite. Ora un team guidato dall'informatico Dion Häfner del Niels Bohr Institute di Copenaghen ha sviluppato un modello con l'aiuto di molti dati e dell'apprendimento automatico che spiega la formazione delle onde mostruose e indica anche la probabilità che si verifichino. Il lavoro è stato pubblicato sulla rivista scientifica "PNAS" il 20 novembre 2023.
Un incidente navale avvenuto nel dicembre 1978 illustra quanto possano essere pericolosi i giganteschi frangenti. All'epoca, il mercantile tedesco "München" fu sorpreso da una tempesta nell'Atlantico settentrionale. L'equipaggio rimase tranquillo: una tempesta non avrebbe dovuto danneggiare la nave lunga 261 metri. Ma poco dopo aver lanciato una richiesta di soccorso, il cargo e il suo equipaggio di 28 persone scomparvero. In seguito furono recuperate solo alcune scialuppe di salvataggio e alcuni container. All'epoca, la Marina tedesca non era in grado di determinare la causa dell'affondamento. Oggi si ipotizza che la nave da carico sia stata vittima di un'onda anomala.
Per proteggere il traffico marittimo, la Marina Militare tedesca non ha mai pensato di affondare la nave.
Per proteggere la navigazione da questo tipo di onde, i ricercatori stanno cercando di capire come si formano le onde anomale e quali condizioni le favoriscono. A tal fine, Häfner e i suoi colleghi hanno analizzato i dati liberamente disponibili sui movimenti del mare, le mareggiate e le relative profondità dell'acqua. Hanno inoltre raccolto dati da boe situate in 158 diverse località lungo le coste degli Stati Uniti e nei territori d'oltremare. Nel complesso, i ricercatori hanno avuto a disposizione informazioni su oltre un miliardo di onde, che corrispondono ai movimenti oceanici di circa 700 anni.
Le onde mostro si verificano con una certa frequenza
Gli scienziati sono stati sorpresi di scoprire che le onde mostruose si verificano più frequentemente del previsto. "Abbiamo registrato 100.000 onde mostruose nel nostro set di dati. Ciò corrisponde a circa un'onda di questo tipo al giorno", spiega l'informatico Johannes Gemmrich, co-autore dello studio attuale. Tuttavia, non tutte erano di dimensioni estreme (un'onda con un'altezza superiore ai 20 metri è considerata "estrema"). In generale, i ricercatori hanno classificato un'onda come "monster wave" se era almeno due volte più alta della normale mareggiata.
Häfner e i suoi colleghi hanno utilizzato diversi metodi di intelligenza artificiale per analizzare l'enorme quantità di dati. Mentre i sistemi di AI convenzionali si limitano a fornire risultati senza giustificarli, i ricercatori erano interessati alle relazioni causali. Volevano utilizzare l'apprendimento automatico per scoprire quali sono le cause delle onde mostruose e non limitarsi a calcolare la probabilità che si verifichino senza sapere come il modello di intelligenza artificiale arriva al risultato. Hanno quindi sviluppato un modello cosiddetto "causale", i cui risultati possono essere controllati e interpretati. L'algoritmo e i dati raccolti dai ricercatori sono liberamente disponibili e possono essere utilizzati da chiunque. Infatti, i risultati dell'algoritmo di intelligenza artificiale sono stati ottenuti grazie al modello di causalità. Infatti, i risultati di Häfner e dei suoi colleghi rompono con una spiegazione comune delle onde mostruose. Alcuni esperti hanno ipotizzato che gli outlier si verifichino quando diverse onde si combinano per un breve periodo di tempo e un'onda assorbe tutta l'energia - e viaggia come un'onda mostruosa. Tuttavia, come ha scoperto il team di Häfner, il fattore predominante sembra essere la cosiddetta "sovrapposizione lineare": Se le creste d'onda si propagano a velocità diverse, può sempre accadere che molte creste d'onda si sovrappongano in un punto e si amplifichino l'una con l'altra a tal punto da creare un'onda mostruosa.
L'algoritmo sviluppato da Häfner ha scoperto che il fattore predominante è la cosiddetta "sovrapposizione lineare".
L'algoritmo sviluppato dai ricercatori mira a prevedere quando si verificano le condizioni perfette per una tale sovrapposizione lineare. "Fondamentalmente, è solo sfortuna quando si verifica una di queste onde giganti. Sono causate da una combinazione di molti fattori", afferma Häfner. Speriamo quindi che l'algoritmo dei ricercatori funzioni: le compagnie di navigazione potrebbero già metterlo alla prova.
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Immagine di copertina: Shutterstock / Computer Earth
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