جستجو و نجات الگوریتم شناسایی مخفی'traps' در آبهای اقیانوس

اقیانوس کثیف و آشفته فضایی که در آن باد و آب و ضربه تا امواج را در تمام جهات. هنگامی که یک شی یا فرد می رود از دست رفته در دریا پیچیده دائما در حال تغییر شرایط از اقیانوس می رسوا و تاخیر بحرانی جستجو و عملیات نجات.

در حال حاضر محققان در MIT Swiss Federal Institute of Technology (ETH) در جنگل سوراخ اقیانوس شناسی موسسه (WHOI) و ویرجینیا یک تکنیک توسعه یافته اند که آنها امید کمک خواهد کرد که اولین پاسخ دهندگان به سرعت صفر در مناطق دریایی که در آن اشیاء گم شده و یا افرادی که به احتمال زیاد هستند.

این روش یک الگوریتم جدید است که تجزیه و تحلیل اقیانوس شرایط مانند قدرت و جهت جریانهای اقیانوسی سطح بادها و امواج و شناسایی در زمان واقعی و بیشتر جذب مناطق اقیانوس که در آن اشیاء شناور هستند به احتمال زیاد به همگرا.

این تیم نشان داد این روش در چندین زمینه آزمایش های که در آن آنها مستقر ماهیگران و انسان به شکل manikins در مکان های مختلف در اقیانوس است. آنها دریافتند که در طی چند ساعت اشیاء مهاجرت به مناطق که الگوریتم پیش بینی شده خواهد بود به شدت جذب بر اساس ارائه اقیانوس شرایط.

این الگوریتم را می توان به مدل های موجود در اقیانوس شرایط در راه است که اجازه می دهد تا تیم های نجات به سرعت کشف پنهان "تله" که در آن اقیانوس ممکن است فرمان از دست رفته مردم در یک زمان معین.

"این ابزار جدید ما ارائه می تواند اجرا بر روی مدل های مختلف برای دیدن جایی که این تله ها پیش بینی می شود و در نتیجه به احتمال زیاد مکان برای یک رشته کشتی یا فرد از دست رفته می گوید:" توماس طاووس استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه فنی ماساچوست. "این روش با استفاده از داده ها در یک راه است که در آن استفاده شده است به طوری که آن را فراهم می کند اولین پاسخ دهندگان با یک چشم انداز جدید."

طاووس و Pierre Lermusiaux همچنین یک استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه فنی ماساچوست که نظارت این پروژه و همکاران خود گزارش نتایج خود را در یک مطالعه منتشر شده امروز در مجله Nature Communications. خود نویسندگان هستند منجر نویسنده Mattia سرا و نویسنده مسئول جورج Haller از ETH Zurich, ایرینا Rypina و آنتونی Kirincich از WHOI شین راس از Virginia Tech, آرتور آلن از گارد ساحلی ایالات متحده آمریکا و Pratik Sathe از دانشگاه کالیفرنیا در لس آنجلس است.

تله های مخفی

امروز, جستجو و نجات عملیات ترکیب آب و هوا پیش بینی با مدل از هر دو اقیانوس پویایی و راه است که در آن اشیاء می تواند از طریق اقیانوس به نقشه جستجو طرح یا مناطق که در آن تیم باید تمرکز خود را جستجو کنید.

اما اقیانوس پیچیده است فضای ناپایدار تا کنون تغییر الگوهای جریان. همراه با این واقعیت است که یک فرد از دست رفته است و به احتمال زیاد شده است به طور مداوم شناور از طریق این جریان ناپایدار زمینه برای برخی از زمان طاووس و همکارانش می گویند که اشتباهات عمده تجمع می تواند در پیش بینی که در آن به نگاه هنگامی که با استفاده از یک روش ساده که به طور مستقیم پیش بینی مدار از چند شناور اشیاء.

در عوض تیم طراحی و توسعه یک روش برای تفسیر اقیانوس پیچیده جریان با استفاده از پیشرفته داده محور اقیانوس مدلسازی و پیش بینی سیستم های. آنها با استفاده از یک رمان "Eulerian" رویکرد در مقایسه با بیشتر استفاده می شود معمولا "لاگرانژی" روش -- تکنیک های ریاضی که شامل یکپارچه سازی عکس از اقیانوس سرعت با توجه به امواج و جریان به آرامی تولید نامشخص از مسیر که در آن یک فرد از دست رفته و یا شیء ممکن انجام شده است.

جدید Eulerian رویکرد با استفاده از قابل اعتماد ترین سرعت هوا فوری نزدیک به نقطه که در آن یک فرد از دست رفته و یا شی گذشته دیده می شد و به سرعت آشکار ترین جذب مناطق اقیانوس در یک زمان معین. این Eulerian پیش بینی هستند و سپس به طور مداوم به روز شده زمانی که دسته بعدی از سرعت به روز رسانی اطلاعات در دسترس می شود.

این تیم خود را به نام روش تله برای آن هدف شناسایی گذرا جذب پروفایل یا کوتاه مدت مناطق که در آن آب ممکن است همگرا می شود و به احتمال زیاد به کشیدن اشیاء و یا افراد. این روش مبتنی بر یک اخیر ریاضی نظریه طراحی و توسعه توسط سرا و Haller در ETH زوریخ به کشف دوربین مخفی جذب ساختار بسیار ناپایدار جریان داده ها.

"ما کمی شک و تردید که آیا یک تئوری ریاضی مثل این که کار کردن در یک کشتی در زمان واقعی" Haller می گوید. "ما همه غافلگیر ببینید که چگونه به خوبی آن را بارها و بارها انجام داد."

"ما می توانیم فکر می کنم از این" تله " به عنوان حرکت آهن ربا جذب مجموعه ای از سکه انداخته و در یک جدول. لاگرانژی مدار از سکه های بسیار نامشخص و در عین حال قوی ترین Eulerian آهن ربا پیش بینی سکه مواضع بیش از کوتاه زمان" سررا می گوید.

"نکته کلیدی این است که این تله ها ممکن است هر گونه امضا در اقیانوس زمان زمینه" طاووس می افزاید. "اگر شما انجام این پردازش به صورت تله آنها ممکن است تا موسیقی پاپ در مکان های مختلف از جایی که شما در حال دیدن اقیانوس زمان طرح ریزی که در آن شما ممکن است بروید. بنابراین شما باید برای انجام این سطح از پردازش به جلو و این ساختار. آنها بلافاصله قابل مشاهده است."

در دریا

رهبری WHOI دریا رفتن کارشناسان, محققان آزمایش تله رویکرد در چندین آزمایش کردن در دریا. "همانطور که با هر نظری روش مهم برای تست چگونه به خوبی کار می کند در اقیانوس" Rypina می گوید.

در سال 2017 و 2018, تیم میره یک تحقیق کوچک کشتی چند ساعت از سواحل تاکستان مارتا که در آن آنها مستقر در نقاط مختلف آرایه ای از گرد کوچک شناورها و manikins.

"این اشیاء تمایل به سفر متفاوت نسبت به اقیانوس ها به دلیل اشکال مختلف احساس باد و جریان های متفاوت" طاووس می گوید. "حتی پس از این تله ها به شدت جذب و قوی به عدم قطعیت است که آنها باید غلبه بر این تفاوت ها و جلو و همه چیز را بر روی آنها."

این تیم زد خود را در مدل سازی و پیش بینی سیستم های پیش بینی اقیانوس رفتار و جریان و با استفاده از تله الگوریتم به نقشه را به شدت جذب مناطق در طول دوره آزمایش. محققان اجازه اشیاء رانش آزادانه با جریان برای چند ساعت و ثبت موقعیت خود را از طریق جیپیاس انتقالها قبل از بازیابی اشیاء در پایان روز.

"با این انتقالها GPS, ما می توانید ببینید که در آن همه چیز بود در زمان واقعی" طاووس می گوید. "بنابراین ما گذاشته این اولیه گسترده الگوی drifters و دیدم که در پایان آنها همگرا در این تله."

محققان در حال برنامه ریزی برای به اشتراک گذاشتن تله روش با اولین پاسخ دهندگان مانند گارد ساحلی ایالات متحده آمریکا به عنوان یک راه برای سرعت بخشیدن به جستجو و نجات الگوریتم و برنامه به طور بالقوه صرفه جویی بسیاری از مردم در دریا از دست داده.

"مردم مانند گارد ساحلی به طور مداوم در حال اجرا شبیه سازی و مدل از چه جریانهای اقیانوسی در حال انجام در هر زمان خاص و آنها در حال به روز رسانی آنها را با بهترین داده که اطلاع رسانی است که مدل" طاووس می گوید. "با استفاده از این روش آنها می توانند دانش در حال حاضر که در آن تله در حال حاضر با اطلاعات آنها در دسترس است. بنابراین اگر وجود دارد یک حادثه در ساعت گذشته, آنها بلافاصله می توانید نگاه کنید و ببینید که در آن دریا تله هستند. که مهم است برای هنگامی که وجود دارد یک مدت زمان محدود پنجره که در آن آنها باید برای پاسخ دادن به امید یک نتیجه موفقیت آمیز است."

###

این پژوهش در درجه اول بودجه توسط بنیاد ملی علوم این خطرات می بیند برنامه با پشتیبانی اضافی از دفتر تحقیقات نیروی دریایی و آلمانی بنیاد ملی علوم.

نوشته شده توسط جنیفر چو MIT اخبار دفتر