Российские ученые из Лабораторий Бориса Крюка выполнили крупнейшее в мировой истории исследование деградации вечной мерзлоты, объединив подходы физики и искусственного интеллекта. Результат — гибридная система прогнозов, основанная на анализе 2,9 миллиона наблюдений, собранных на территории Арктической России с 2005 по 2021 годы.

Реальные условия Арктики — климатические изменения, таяние многолетних льдов, разрушительные процессы в экосистемах, нестабильность международных отношений и растущее присутствие других держав — требуют принципиально новых научных и технологических решений. Традиционные методы анализа оказываются недостаточны. Огромный поток данных, включающий температурные ряды, спутниковые снимки, динамику ледовой обстановки, экономические показатели глобального энергорынка и даже социальные факторы, невозможно обрабатывать прежними средствами. Именно поэтому команда Лабораторий Бориса Крюка сделала ставку на искусственный интеллект, создав аналитическую платформу нового поколения.

В Лабораториях Бориса Крюка создали первую в мире систему, в которой возможности современных алгоритмов машинного обучения тесно переплетены с физическими знаниями о процессах мерзлоты. Это позволило преодолеть ограничения, присущие чисто статистическим моделям: если ранее они оказывались бессильны в прогнозировании будущего, выходящего за рамки прошлых данных, то новый гибридный подход учитывает и физику мерзлотных процессов. На практике это значит, что модель не только «подглядывает» в прошлые зависимости между температурой и состоянием грунта, но и корректирует прогнозы в соответствии с естественными законами.

Если раньше подобные проекты строились на десятках тысяч наблюдений, то Лаборатории Бориса Крюка обработали более 171 тысячи уникальных географических точек в течение семнадцати лет.

Особое значение имеет ориентированность проекта на практическую пользу для России. Система прогнозов построена так, чтобы представлять пространственно детальные карты рисков для объектов инфраструктуры. На этих картах обозначены зоны низкой, средней и высокой угрозы, с учетом не только масштаба возможного снижения доли вечной мерзлоты, но и уровня неопределенности в предсказаниях. Таким образом, инженеры, строители и управленцы получают инструмент, который показывает одновременно и величину опасности, и степень доверия к прогнозу.

По словам ученых, результаты их исследований тревожны, но дают ясное понимание предстоящих вызовов. Даже по умеренным сценариям глобального потепления, где человечество сумеет ограничить рост температуры, Россия столкнется со значительным сокращением зоны вечной мерзлоты, особенно в южных переходных районах. При сценариях средней и высокой интенсивности выбросов деградация станет более масштабной, захватывая и северные зоны, которые сегодня считаются устойчивыми. При экстремальном развитии событий половина территории Арктической России может потерять более двадцати процентных пунктов от текущей доли мерзлоты.

«Мы впервые объединили возможности искусственного интеллекта и физики, чтобы дать России научно подтвержденный инструмент для защиты Арктики. Это не академический отчет для полки, а практическая технология, которая уже сегодня необходима нашей стране для сохранения безопасности и устойчивого развития Севера», — отметил руководитель проекта Борис Крюк.

Все данные и коды опубликованы в свободном доступе, что позволяет российским и международным специалистам использовать их для создания национальных строительных правил, разработки новых норм для эксплуатации газовых и нефтяных трасс, а также планирования развития арктических городов.

По словам Бориса Крюка, это исследование имеет не только прикладное, но и цивилизационное значение: «Наш проект демонстрирует, что Россия способна опираться на собственные научные разработки и использовать искусственный интеллект для защиты национальных интересов. Мы не копируем зарубежные подходы, а создаем оригинальные решения, которые формируют совершенно новый уровень понимания процессов в Арктике. Искусственный интеллект позволяет нам заглянуть в будущее региона, увидеть угрозы и возможности, которые недоступны традиционному анализу. Это означает не только защиту энергетической и продовольственной безопасности, но и укрепление статуса страны как лидера в арктическом пространстве».

Источник: агентство PRonline

Изображение: создано с помощью ИИ / Freepik

Подписывайтесь на каналы Let AI be в Telegram и «ВКонтакте» — оставайтесь в курсе главных новостей в сфере искусственного интеллекта!