A Fugaku szuperszámítógép és a mesterséges intelligencia áttörést hoznak a szökőár-előrejelzésben

|

Innovációival és új technológiáival a Fujitsu olyan ellenálló társadalom felépítésére törekszik, amely a környezetvédelmet állítja előtérbe, és ahol az emberek jólétben és nyugalomban élhetnek.

2011-ben Japán hatalmas veszteségeket szenvedett el mind emberéletben, mind a vagyoni kárt tekintve egy óriási földrengés által kiváltott pusztító szökőár miatt. A Fujitsu ekkor kezdett el dolgozni a nagy pontosságú szökőár‑szimulációkon szuperszámítógépek és MI-technológia segítségével. A programban együttműködő iparági, kormányzati és tudományos szereplők gyorsan és nagy pontossággal készítenek egyedi szökőár-előrejelzéseket különböző területek lakói számára. Yusuke Oishit, a Fujitsu Research projektvezetőjét arról kérdeztük, hogyan csatlakozott a Fujitsu a szökőár-szimulációk fejlesztéséhez, és mit gondol a természeti katasztrófák enyhítésének lehetőségeiről.

- Hogyan jutott eszébe, hogy MI-vezérelt szökőár-előrejelző technológiák fejlesztésén dolgozzon?

Yusuke: Azon gondolkodtam, hogyan lehetne a legfejlettebb digitális technológiát, például a mesterséges intelligenciát és a szuperszámítógépeket társadalmi problémák megoldására használni. Amióta a Fujitsunál dolgozom, mindig is részt vettem a szuperszámítógépek, köztük a K computer és a Fugaku használatával végzett MI-kutatásokban és szimulációkban. 2010-ben csatlakoztam az egyesült királyságbeli Fujitsu Research of Europe Ltd. csapatához, ahol európai egyetemekkel közösen folytatott kutatásokban vettem részt. Vizsgálni kezdtük a fejlett, kifinomult szimulációs technológiák alkalmazását a katasztrófamegelőzésben.

- Azt hallottam, hogy a szökőár-előrejelzés kutatását a Tohoku Egyetem katasztrófatudományi kutatóintézetével (IRIDeS) közösen, a 2011-es nagy kelet-japán földrengés után kezdeményezte.

Yusuke: A Tohoku Egyetem kiváló szimulációs technológiával rendelkezett annak előrejelzésére, mennyi idő telik el a szökőár kialakulása és a part menti területeken jelentkező áradás között. Az óriási számítási teljesítményigény miatt azonban nehéz volt valós időben részletes előrejelzést készíteni a part menti és városi területek érintettségéről. Az adott helyszínen várható szökőár időpontjára és mértékére vonatkozó információk megléte ebben az esetben szó szerint élet-halál kérdése. Mivel a szimulációkra és MI-re épülő katasztrófa-előrejelzésekben óhatatlanul jelen van némi bizonytalanság, még mindig folyik a vita az információk felhasználásának módjáról. Mindenképpen szükség van azonban olyan technológiára, amely képes valós időben nagy felbontású szimulációkat készíteni, hogy szükség szerint evakuálni tudják a lakosságot.

A 2011-es nagy kelet-japán földrengés a rendelkezésre álló fejlett technológiák ellenére katasztrofális károkat okozott. Korábban is voltak nagy és pusztító szökőárak, ezért nagyon fontosnak tartottam, hogy felhasználjuk technológiánkat a következő ilyen csapás hatásainak enyhítésére. Így tettünk javaslatot a valós idejű szökőár-előrejelzési kutatások indítására.

Pontos előrejelzések készítése PC-n

-  A szökőár okozta károk megelőzésére 2015-ben előrejelző technológiát fejlesztettek a K computerrel. Mit kell tudnunk erről a technológiáról?

Yusuke: Ez a technológia valós időben szimulálja, milyen hosszan hatol be a szökőár a szárazföldre még azelőtt, hogy ténylegesen elérné a partot. A K computerrel végzett tesztek alapján rövid időn belül elkészültünk a nagy felbontású, valós idejű szimulációval. A nyílt tengeri szökőár helyzetére vonatkozó becsült adatok betáplálásával két perc alatt sikerült előrejeleznünk a 2011-es nagy kelet-japán földrengés által elöntött területeket.

- 2021 februárjában aztán PC-n is kidolgoztak egy módszert a nagy felbontású előrejelzések készítésére a Fugaku és mesterséges intelligencia segítségével.

Yusuke: Mindaddig szuperszámítógépre volt szükségünk ahhoz, hogy valós időben tudjuk elkészíteni a szökőár okozta árvízre vonatkozó előrejelzést. Természetesen szuperszámítógépek nem mindenhol állnak rendelkezésre, ezért a földrengés óta eltelt évtizedben lendületesen fejlődő mesterséges intelligenciát is bevetettük. A Fugakuval készített szimulációk alapján 20 ezer adatból álló betanítási adatsort állítottunk össze, hogy megtanítsuk a mesterséges intelligenciának, milyen kapcsolat áll fenn a szökőár nyílt vízi hullámformája és a part menti területek víz alá kerülése között.

A betanítási adatsor összeállításához nagy volumenű és nagy felbontású szimulációkra van szükség, amelyek elkészítése szuperszámítógép nélkül nem lehetséges. Miután betápláltuk a betanítási adatokat a mesterséges intelligenciába, több paraméter szerint is betanítottuk az MI-t. Az ilyen "betanított MI" kisebb méretű és egyszerűbb számításokkal is képes előrejelzéseket készíteni - akár PC-n. Ez közelebb vitt minket a rendszer gyakorlati alkalmazásához.

Amikor megfigyelési adatokat táplálunk be az MI-be, köztük a szökőár kialakulásakor a nyílt vízen észlelt tengerszint-változásokat, a rendszer elemezni tudja az árvíz mértékét, a szökőár magasságát és partot érésének idejét. Most azt próbáljuk kideríteni, hogyan hasznosíthatnánk mindezt a gyakorlatban, például az önkormányzatok katasztrófamegelőzési óvintézkedéseinél.

Technológia és a viselkedés megváltoztatása lakossági részvétellel

- A szimulációkon alapuló szökőár-előrejelzési technológia fejlesztése mellett úgy tudom, hogy 2017 óta, Kawasaki város önkormányzatával együttműködve, koncepciótesztelési kísérleteket is végeztek a katasztrófa utáni evakuálással kapcsolatban.

Yusuke: Igen, ezt az ipari, kormányzati és tudományos szereplők együttműködésével zajló projektet Fumihiko Imamura professzor, a Tohoku Egyetemen működő IRIDeS intézet igazgatója, Takashi Furumura professzor, a Tokiói Egyetem földrengéskutató intézetének munkatársa, más katasztrófamegelőzési szakértők, valamint a koncepciótesztelési kísérleteknek otthont adó Kawasaki önkormányzatánál működő tervezési hivatal válságkezelési irodája kezdeményezték. A technológia gyakorlati hasznosításához olyan valós idejű adatokra van szükség, amelyek alapján minden állampolgár a legmegfelelőbb evakuációs lépéseket hajthatja végre. Ezért az evakuációtámogató rendszer technológiai fejlesztéséhez szükséges interaktív kutatás során a lakosságot is bevontuk.

A 2019-es koncepciótesztelési kísérlet keretében végrehajtott evakuációs gyakorlat során például felajánlottuk az állampolgároknak egy olyan kísérleti okostelefonos alkalmazás használatát, amely megjelenítette számukra az aktuális tartózkodási helyüket érintő, előrejelzett árvízveszélyt. A kísérlet több megoldandó problémára is fényt derített, például az előrejelzési adatok felhasználóbarát megjelenítése és a felhasználók által használt eszközökkel való kompatibilitás terén.

Bármilyen pontos is a szimuláció, nem sok haszna van, ha nem változtatja meg a lakosság viselkedését. Nagy figyelmet kell fordítani a megjelenítés módjára, hiszen az előrejelzési információ csak így lehet valóban hasznos az érintettek számára. Nem elegendő csupán a technológiát biztosítani: az is fontos, hogy a társadalom is elfogadja azt.

A katasztrófaenyhítés kihívásának kezelése a közös cél kialakításával

- Ön szerint mi a legfontosabb egy több érintett fél bevonásával zajló katasztrófaenyhítési projektnél?

Yusuke: A projekttel azt szeretnénk elérni, hogy a digitális technológia a társadalomban gyökerezzen, és így késedelem nélkül végre lehessen hajtani a szükséges evakuációt. Mindannyiunknak a közös cél tudatában kell dolgoznunk. A Fujitsu munkatársainak nagy része már céltudatos gondolkodással, elkötelezetten végzi munkáját. Időnként szervezeti határokon átívelő csapatokat is létrehoznunk. Bár a koncepciótesztelési kísérlet időpontja vasárnap reggelre esett, több tucat munkatársunk önként vett részt a Kawasaki part menti negyedében zajló munkában.

Végül, de nem utolsósorban a kreativitás is nagyon fontos. Olyasmit szeretnénk megalkotni, ami még nem létezik a világban, ami összhangban van küldetésünkkel, mely szerint "a társadalomban az innováción keresztül bizalmat építve kívánjuk fenntarthatóbb hellyé tenni a világot." Nem könnyű a nulláról az egyre továbblépni. Minden egyes nap próbára tesz minket, miközben próbáljuk kideríteni, pontosan mit kell bevezetni a társadalomban. Én magam sokra tartom ezt a szemléletet és azt, hogy a Fujitsu valóban értékeli a kreativitást.

- Most, hogy tudományos-technikai díjat kapott az oktatásért, kultúráért, sportért, tudományért és technológiáért felelős minisztertől, biztosan nagy elvárásokat támasztanak Önnel szemben a technológia gyakorlati alkalmazása terén. Milyen céljai vannak a katasztrófaenyhítési projekttel a jövőre nézve?

Yusuke: Fő célunk, hogy biztonságos, védett társadalmat teremtsünk a digitális technológia segítségével. Ez azt jelenti, hogy szeretnénk a lehető legnagyobb mértékben beépíteni a gyakorlatba a Kawasaki önkormányzatával folytatott együttműködés eredményeit. A vállalaton belül és kívül is sokan tudatában vannak ennek a közös célnak, és dolgoznak a megvalósításán. Úgy gondolom, hogy a digitális technológia sokat tehet a természeti katasztrófák enyhítése érdekében. Szeretném, ha a legjobb tudományos technológiákat tudnánk összegyűjteni és a gyakorlatban is e cél szolgálatába állítani.

Yusuke Oishi

Amióta 2007-ben csatlakozott a Fujitsuhoz, Yusuke Oishi a szimulációs technológiák szuperszámítógépes kutatás-fejlesztésében dolgozik. 2010 és 2014 között a londoni Fujitsu Research of Europe Ltd. munkatársa volt, ahol európai egyetemekkel közös szimulációs kutatásokban vett részt. 2017 óta egy iparági, kormányzati és tudományos szereplők közreműködésével zajló katasztrófaenyhítési projektet irányít. A partnerek között van a Tohoku Egyetem katasztrófatudományi kutatóintézete (IRIDeS), a Tokiói Egyetem földrengéskutató intézete és Kawasaki önkormányzata. Yusuke Oishi 2014 óta az IRIDeS vendégprofesszora.

0 mp. múlva automatikusan bezár Tovább az oldalra »

Úgy tűnik, AdBlockert használsz, amivel megakadályozod a reklámok megjelenítését. Amennyiben szeretnéd támogatni a munkánkat, kérjük add hozzá az oldalt a kivételek listájához, vagy támogass minket közvetlenül! További információért kattints!

Engedélyezi, hogy a https://computerworld.hu értesítéseket küldjön Önnek a kiemelt hírekről? Az értesítések bármikor kikapcsolhatók a böngésző beállításaiban.