1397/12/22

هوش مصنوعی و ماهواره‌ها چگونه به پیش‌بینی فوران‌‌های آتش‌فشانی کمک می‌کنند؟

بااینکه تقریباً ۸۰۰ میلیون نفر در فاصله‌ ۱۰۰ کیلومتری آتشفشان‌های سراسر جهان زندگی می‌کنند، نظارت مستمر روی این بلایای طبیعی بسیار اندک است. بااین‌حال، به گفته‌ ژولیت بیگز (Juliet Biggs)، متخصص آتشفشان دانشگاه بریستول (University of Bristol) بریتانیا، پژوهشگران به‌لطف روش‌های نوظهور می‌توانند به‌طور...
هوش مصنوعی و ماهواره‌ها چگونه به پیش‌بینی فوران‌‌های آتش‌فشانی کمک می‌کنند؟

بااینکه تقریباً ۸۰۰ میلیون نفر در فاصله‌ ۱۰۰ کیلومتری آتشفشان‌های سراسر جهان زندگی می‌کنند، نظارت مستمر روی این بلایای طبیعی بسیار اندک است. بااین‌حال، به گفته‌ ژولیت بیگز (Juliet Biggs)، متخصص آتشفشان دانشگاه بریستول (University of Bristol) بریتانیا، پژوهشگران به‌لطف روش‌های نوظهور می‌توانند به‌طور مستمر روی این پدیده‌ها نظارت کنند.

بیگز از یادگیری ماشین برای پی بردن به ناهنجاری‌های زمین در اطراف آتشفشان‌ها استفاده می‌کند. این تیم ۲۰مارس ۲۰۱۸ در کنفرانس سانتا فی نیومکزیکو طرح پیشنهادی خود برای استفاده از هوش مصنوعی را ارائه داد.
بیگز و همکاران او از مشاهده‌های راداری دو ماهواره ازجمله ماهواره‌ی اروپایی سنتینل ۱ استفاده می‌کنند. اعضای تیم بر اساس موقعیت ماهواره‌ها در بازه‌های ۶ یا ۱۲ یا ۲۴ روزه به داده‌های مرتبط با آتشفشان‌های سراسر جهان را جمع‌آوری می‌کنند. ماهواره‌ها با عبور مجدد از یک نقطه، فاصله‌ی بین خود و زمین را اندازه‌گیری می‌کنند. با این کار، تغییرات فاصله در بازه‌ی زمانی آشکار می‌شود؛ مثلاً نشست یا برآمدگی زمین براثر تغییرات ماگمای زیر آتشفشان.
باوجوداین، داده‌های مذکور نیز خالی از اشکال نیستند. بخارآب موجود در جوّ می‌تواند سیگنالی مشابه تغییرات زمین ارسال کند و پژوهشگران هنگام بررسی مشاهده‌های راداری باید این مسئله را هم در نظر بگیرند. انحراف‌های جوّی، به‌ویژه در بررسی بازه‌های زمانی نزدیک به زمان حال، مشکل‌ساز می‌شوند.
تیم بیگز در آغاز بررسی تصاویر دریافتی ماهواره‌ی سنتینل ۱ از آتشفشان آگونگ در بالی اندونزی که در نوامبر۲۰۱۷ دچار فوران شد، این مشکلات را در نظر گرفت. تقریبا دو ماه قبل از فوران این آتشفشان، صدها زلزله‌ی کوچک مناطق اطراف را لرزانده بود و تقریبا ۱۴۰,۰۰۰ نفر خانه‌های خود را ترک و به نقاط دیگر فرار کردند.
انحراف‌های جوّی در اطراف آگونگ تلاش‌های تیم برای بررسی ناهنجاری‌ زمین در اطراف آتشفشان را مختل کرده بود؛ اما بیگز و تیم او پس از تصحیح سیگنال‌های جوّی، متوجه شدند زمین در اطراف دامنه‌ شمالی آگونگ به‌اندازه‌ی ۱۰ سانتی‌متر در جهت آتشفشان مجاور بالا آمده است.
براساس گزارش این تیم، حرکت زمین نشان‌دهنده‌ فعالیت ماگما در سیستم لوله‌کشی طبیعی بود که دو آتشفشان را به یکدیگر وصل می‌کرد. بیگز معتقد است هدف اصلی تیم او پیش‌بینی فوران آتشفشانی نبود؛ اما آن‌ها بامطالعه‌ موردی آگونگ توانستند اطلاعات زیادی را درباره‌ این روش و امکان‌پذیری آن به‌دست بیاورند.
فابین آلبینو، متخصص ژئوفیزیک دانشگاه بریستول و یکی از اعضای تیم بیگز، قصد دارد با مدل‌های آب‌وهوایی تقریباً نزدیک به زمان واقعی، راه‌حلی فوری برای تصحیح انحراف‌های جوّی پیدا کند.
درصورتی‌که این مدل برای پیش‌گویی اختلال‌های جوّی موفقیت‌آمیز باشد، آلبینو می‌تواند با شناسایی سیگنال‌های غیرمعمول در داده‌های رادار ماهواره‌ای، سیگنال‌های بخار آب‌وهوا را از سیگنال‌های آتشفشانی تفکیک کند. آلبینو می‌گوید این پروژه هنوز در مراحل اولیه است؛ اما درنهایت می‌تواند راهی برای ارزیابی سریع پدیده‌های اطراف آتشفشان‌هایی مثل آگونگ فراهم کند.
بیگز و همکارانش که مشغول بررسی آتشفشان‌های سراسر جهان هستند، شبکه‌ای عصبی ساختند که تقریباً ۳۰,۰۰۰ تصویر ماهواره‌ی سنتینل ۱ از ۹۰۰ آتشفشان را پردازش و ۱۰۰ تصویر را برای بررسی دقیق‌تر علامت‌گذاری کرده است. به گزارش این تیم، از میان این داده‌ها حداقل ۳۹ تصویر شکل دقیق ناهنجاری‌های زمین را نشان می‌دهند. پژوهشگران به کمک الگوریتمی داده‌ها را مرتب کردند و در زمان صرفه‌جویی کردند. بدین‌ترتیب آن‌ها از زمان باقی‌مانده برای بررسی دقیق‌تر آتشفشان‌ها استفاده می‌کنند.
تیم پژوهشی درحال‌آموزش شبکه‌ عصبی خودروی داده‌های ترکیبی است که از فوران‌های شبیه‌سازی‌شده به‌وجود آمده‌اند. به گفته‌ پوی آنانتراسیریچایی، مهندس دانشگاه بریستول، با این کار دقت الگوریتم دوبرابر می‌شود.
گروهی با سرپرستی آندرو هوپر (Andrew Hooper) در دانشگاه لیدز (University of Leeds) درحال‌توسعه‌ روشی دیگر برای آشکارسازی خودکار علائم بالقوه‌ی آشفتگی‌های زمین هستند. هوپر و همکاران به‌جای مرتب‌سازی تصاویر رادار ماهواره‌ی سنتینل ۱ (طبق روش بیگز)، از تکنیک جست‌وجوی تغییرات در داده‌های ماهواره‌ای استفاده می‌کنند.

در صورت تغییر شکل زمین، روش هوپر می‌تواند افزایش یا کاهش سرعت یا تغییرات را ثبت کند. بدین ترتیب پژوهشگران می‌توانند حتی کوچک‌ترین تغییرات زمین را در بازه‌ی زمانی طولانی‌تر بررسی کنند.
این تحلیل با تحلیل گروه بیگز تفاوت دارد؛ اما هدف نهایی هر دو گروه پردازش داده‌های آتشفشانی است. بیگز و هوپر به‌دنبال آزمودن روش‌های خود روی پایگاه داده‌ی جهانی ناهنجاری‌های آتشفشانی هستند که میزبانی آن بر عهده‌ی مرکز مشاهدها و مدل‌سازی زلزله و آتشفشان و تکتونیک در بریتانیا است؛ ولی به دلیل مشکلات فنی این پایگاه داده، پژوهشگران برای مقایسه‌ی جزءبه‌جزء روش‌های خود از آن استفاده نمی‌کنند.
دانشمندان دیگر مانند مت پریچارد (Matthew Pritchard)، متخصص آتشفشان دانشگاه کورنل (Cornell University) نیویورک، مشغول توسعه‌ی الگوریتم‌هایی هستند که برای تشخیص تغییرات آتشفشانی از دیگر انواع داده‌های ماهواره‌ای مانند دمای سطح یا نشر گاز و خاکستر استفاده می‌کنند.
پریچارد امیدوار است بتواند از طریق همکاری با بیگز و دانشمندان دیگر، از روش‌های یادگیری ماشین برای طبقه‌بندی داده‌های ماهواره‌های ناسا و آکوا و ترا استفاده کند. این ماهواره‌ها در ۱۷ سال گرمای خروجی آتشفشان‌ها را اندازه‌گیری کرده‌اند؛ اما او و همکارانش هنوز در آغاز راه‌کار با الگوریتم‌ها هستند و مسیری طولانی در پیش دارند.

منبع: زومیت

خدمات و کاربردها | سنجش از دور |

نظر شما
اخبار مرتبط

سازمان فضایی اروپا سفارش ساخت ماهواره‌ای برای سنجش پوشش گیاهی داد

1397/10/25
سازمان فضایی اروپا یا به‌اختصار اسا (ESA) با انعقاد قراردادی به ارزش ۱۵۰ میلیون یورو، ساخت ماهواره‌ای با نام Fluorescent Explorer (به معنی کاوشگر فلورسانس) را به شرکت تالس آلنیا اسپیس (Thales...

ماهواره چینی برای پیش‌بینی زلزله یا کمک به پروژه هارپ چین

1397/12/06
ماهواره علمی- تحقیقاتی Zhangheng-1 که جهت مانیتورینگ میدان‌ها و امواج الکترومغناطیسی در اتمسفر در نظر گرفته‌شده است می‌تواند اختلالات در یونسفر را نیز تشخیص دهد. بر اساس اظهارات دانشمندان...

پربازدیدکننده ترین خبر

جزئیات جدیدی از پروژه اینترنت ماهواره‌ای شرکت اسپیس ایکس اعلام شد

جدیدا اطلاعات بیشتری از منظومه استارلینک (Starlink) شامل جزئیات طراحی ماهواره‌ها و تفکر قرارگرفته پشت تعیین تعداد نهایی ماهواره‌های منظومه منتشر شده است. بیشینه تعداد ماهواره‌های منظومه استارلینک، 12000 عدد خواهد بود؛ تقریبا 6 برابر کل تعداد ماهواره‌های فعال در مدار. اولین سری از ماهواره‌های این منظومه در یک دسته 60 عددی به زودی به فضا ارسال خواهند شد و ایلن ماسک (Elon Musk)، مدیر و بنیانگذار اسپیس ایکس می‌گوید هنگامی تعداد ماهواره‌های استارلینک در مدار به 1000 عدد برسد، این پروژه از لحاظ اقتصادی به ثبات خواهد رسید. بعد از انجام 7 پرتاب اول و با قرار دادن 400 ماهواره از منظومه در مدار، بعضی از مناطق تحت پوشش پیوسته اینترنتی قرار خواهند گرفت. مارک جانکوزا (Mark Juncosa) معاون بخش مهندسی وسایل نقلیه اسپیس ایکس می‌گوید پس از انجام 12 پرتاب کل آمریکا، پس از 24 پرتاب اکثر جمعیت جهان و پس از 30 پرتاب کل سیاره زمین تحت پوشش منظومه استارلینک قرار خواهد گرفت. به گفته ماسک با هر پرتاب تقریبا 1 ترابیت به ظرفیت قابل استفاده منظومه اضافه می‌شود. این در حالی است که مجموع ظرفیت قابل استفاده منظومه‌های تله‌ست (Telesat) و وان‌وب به ترتیب 8 و 6 ترابیت خواهد بود.