Ученые Сибирского отделения Российской академии наук разработали технологию, позволяющую на обычном компьютере мгновенно рассчитать распространение волны после землетрясения. Теперь даже в экстремальных условиях можно успеть предупредить людей и спасти сотни жизней. Секрет эффективности — в использовании специального сопроцессора на FPGA, заменяющего дорогостоящие суперкомпьютеры. Устройство оперативно обрабатывает данные сейсмодатчиков и прогнозирует потенциально опасные зоны.
Для информации:
FPGA (англ. field-programmable gate array) — это программируемые пользователем вентильные матрицы. Используя их, можно создать цифровые микросхемы прямо у себя дома. Достаточно иметь отладочную плату, которая протестирует программы, и программное обеспечение. Важный момент: речь именно о проектировании, а не о программировании. В результате получится настоящая аппаратная схема, выполняющая алгоритм в самом процессоре.
«Разработанная технология – это значительный прорыв в области геофизики и управлении природными рисками! Ее преимущества - высокая скорость расчетов, автономность и совместимость с обычными компьютерами, что делает систему доступной даже для удаленных небольших прибрежных поселков. Точность таких прогнозов достигает 90%. Значит, оперативно оценить угрозу и минимизировать потери станет проще», - отметил эксперт Заполярного госуниверситета Игорь Беляев.
Как это работает?
Во время землетрясения геофизические службы определяют два основных параметра: местоположение эпицентра и силу толчков. Однако даже при одинаковой магнитуде одни землетрясения вызывают разрушительные цунами, а другие — нет. Это зависит от особенностей морского дна и того, как происходит возмущение воды. Чтобы точно предсказывать угрозу, используются показания глубоководных датчиков. Они измеряют изменения уровня воды с точностью до сантиметра. Так, исследователи обнаружили, что не обязательно ждать, пока весь профиль волны пройдет над датчиком. Ученые предложили алгоритм, который оценивает данные после прохода четверти профиля волны. Если раньше требовалось две минуты, то теперь можно получить информацию уже через 35 секунд. Большинство таких устройств расположено у берегов Японии, где собрана база данных предыдущих лет. Технология мгновенного прогнозирования цунами может быть полезна и для Норильска.
«Несмотря на то, что вероятность цунами в нашем регионе крайне низка, система может быть адаптирована для мониторинга других природных угроз. Во-первых, она бы помогла предотвратить техногенные аварии, вызванные климатическими изменениями и таянием вечной мерзлоты. Во-вторых, для защиты инфраструктуры от разливов токсичных веществ на производственных объектах», - уверен эксперт ЗГУ.
Игорь Беляев подчеркивает, что система требует дальнейшего совершенствования в части устойчивости к сбоям и точности начальных данных. Подобные технологии уже есть на рынке и способны:
· стимулировать развитие региональных систем предупреждения;
· снизить зависимость от дорогих суперкомпьютерных решений;
· увеличить спрос на компактные вычислительные ускорители.
В перспективе это приведет к созданию более доступных и эффективных решений не только для защиты прибрежных зон от катастрофических последствий цунами, но и для улучшения экологического мониторинга на Крайнем Севере и повышения устойчивости арктических городов к внешним негативным воздействиям.