Sztuczna inteligencja przewiduje rezultaty tsunami w czasie rzeczywistym

Pewne regiony świata, ze względu na swoją sejsmiczną aktywność, są narażone na fale tsunami bardziej niż inne. Do tych, które niejednokrotnie doświadczyły tego zjawiska w przeszłości i przyszłości z pewnością także będą miały z nim do czynienia, jest Japonia. Wygląda jednak na to, że wkrótce osoby odpowiedzialne w tym kraju za radzenie sobie z jego skutkami będą miał kolejne narzędzie do dyspozycji.

Wspomnianym narzędziem sztuczna inteligencja powstała przy pomocy najszybszego superkomputera, jaki dotychczas powstał – Fugaku. Dzięki niej można natychmiastowo przewidywać, jaka będzie skala zalania nabrzeżnego miasta po uderzeniu tsunami.

Najpotężniejszy komputer na świecie

Fugaku to superkomputer opracowany przez instytut badawczy Riken oraz firmę Fujitsu. W czerwcu 2020 roku nastąpiło jego częściowe uruchomienie, w niepełnej wersji, natomiast pełne uruchomienie jest planowane na bieżący rok. Według ostatniego rankingu TOP500 (strony internetowej przedstawiającej listę 500 superkomputerów uzyskujących najlepsze wyniki w benchmarku LINPACK) jest on najszybszym superkomputerem świata.

Fugaku jest zbudowany w oparciu o 64-rdzeniowy mikroprocesor Fujitsu A64FX, który wykorzystuje architekturę procesora ARM w wersji 8.2A. Superkomputer używa w sumie 158 976 procesorów A64FX, komunikujących się ze sobą za pośrednictwem systemu komunikacyjnego Tofu-D opracowanego przez Fujitsu. Jak pokazał test FP64 używany przez TOP500, moc obliczeniowa Fugaku to 0,54 exaFLOPS.

Sztuczna inteligencja kontra tsunami

Moc obliczeniowa Fugaku została wykorzystana przez zespół badawczy z Fujitsu, Uniwersytetu Tohoku oraz Instytutu ds. Badań nad Trzęsieniami Ziemi Uniwersytetu Tokijskiego, który przeprowadził z jego pomocą wysokiej rozdzielczości symulacje tsunami. Dzięki temu uczeni mogli stworzyć aż 20 tysięcy potencjalnych scenariuszy skutków tsunami – scenariuszy, które wykorzystano, by wytrenować model sztucznej inteligencji.

Podczas treningu sztucznej inteligencji wykorzystano algorytm nauczania maszynowego, którego zadaniem było badanie danych dotyczących fal tsunami otrzymanych w momencie ich powstania i na ich postawie przewidywanie warunków powodziowych, które nastąpiłyby za ich pośrednictwem tych fal na lądzie. Następnie sięgano po sztuczną inteligencję, by ta, ucząc się, zwiększała rozdzielczość szacowanych warunków powodziowych oraz optymalizowała wydajność obliczeń dokonywanych przez Fugaku. Dzięki temu wraz z upływem czasu dokładność modelu rosła. Ostatecznie otrzymano sztuczną inteligencję, która może przewidywać przebieg powodzi powodowanych przez tsunami właściwie w czasie rzeczywistym, charakteryzując się wysoką rozdzielczością przestrzenną.

Sztuczna inteligencja o ogromnym potencjale

Chociaż model japońskich badaczy musiał zostać wytrenowany z pomocą Fugaku, można skorzystać z niego na klasycznym komputerze. Wystarczy nakarmić go danymi dotyczącymi powstałego tsunami, aby dokonać potrzebnych przewidywań w ciągu kilku sekund.

Możliwości sztucznej inteligencji sprawdzono na podstawie symulacji potężnego trzęsienia ziemi oraz tsunami, które miałoby uderzyć w Zatokę Tokijską. Przewidywania przez nią dokonane odpowiadały tym pochodzącym z Kancelarii Rządu Japonii.

Porównanie między przewidywanym stanem powodzi, do której doszłoby w Zatoce Tokijskiej po uderzeniu hipotetycznej fali tsunami okiem Kancelarii Rządu Japonii (obraz po lewej) oraz sztucznej inteligencji zespołu uczonych z Fujitsu, Uniwersytetu Tohoku oraz Instytutu ds. Badań nad Trzęsieniami Ziemi Uniwersytetu Tokijskiego (obraz po prawej).

Fakt, że omawianą sztuczną inteligencję można używać także na zwykłych komputerach sprawia, że można by ją oddać w ręce zespołów, które w przypadku uderzenia fali tsunami odpowiadałyby za radzenie sobie z jej skutkami. Za jej sprawą zespoły te mogłyby z większą łatwością i szybkością przewidywać wpływ zalania na konkretne budynki, drogi i inne części infrastruktury.

Źródło: Fujitsu, fot. tyt. Canva