Данные, которые океан хранил на протяжении двадцати лет, теперь могут быть проанализированы с помощью искусственного интеллекта. Тысячи буев, разбросанных по океану, способны предоставить информацию, получение которой ранее казалось сложным. Согласно исследованию, искусственный интеллект успешно использует данные, собранные в рамках программы Argo, для изучения циркуляции Атлантического океана.
Работа, опубликованная в журнале Ocean Science, объединяет методы машинного обучения и океанографические модели для анализа одной из систем, ответственных за перенос тепла на планете. Более двух десятилетий около четырех тысяч автономных буев функционируют в рамках международной программы Argo. Эти устройства погружаются на глубину до 2000 метров, фиксируя температуру, соленость и давление, а затем передают данные через спутник исследователям по всему миру.
Новизна данного исследования заключается в ином использовании этих измерений. Вместо того чтобы рассматривать отдельные сведения, ученые применили искусственный интеллект для обнаружения закономерностей, указывающих на поведение крупномасштабных систем океанической циркуляции. Исследователи стремились выяснить, можно ли использовать разрозненные измерения Argo для получения информации о масштабных циркуляционных системах.
Для достижения этой цели исследователи обучили алгоритм машинного обучения на подробных симуляциях океана. Система научилась устанавливать взаимосвязь между характеристиками воды, в частности температурой и соленостью, и движением течений. Доктор Янник Вölker, ведущий автор исследования, отметил эту цель в своей заметке.
В работе был проанализирован Меридиональный перевёрнутый оборот Атлантики (AMOC) — огромная система, действующая как океанический конвейер. Она переносит тёплую поверхностную воду на север, где та охлаждается, опускается и возвращается на юг через глубокие течения. AMOC играет критическую роль в распределении тепла и влияет на климатические паттерны, особенно в Европе. Поэтому мониторинг возможных изменений в этой системе является одной из наиболее обсуждаемых тем в современной климатологии.
К основным достижениям нового метода относятся использование данных, полученных тысячами буев в океане; оценка характеристик течений на основе точечных измерений; интеграция искусственного интеллекта и физических моделей; а также поддержка планирования будущих сетей наблюдения.
Несмотря на полученные результаты, авторы подчеркивают существующие ограничения методики. Этот подход зависит от моделей, использованных при обучении искусственного интеллекта, и испытывает трудности с выявлением некоторых очень быстрых вариаций или долгосрочных изменений в циркуляции Атлантики. Вölker заявил, что их метод не заменяет прямых измерений в океане, а лишь помогает лучше использовать имеющиеся данные и восполнять пробелы в наблюдениях.
Арне Биастох, профессор GEOMAR и соавтор исследования, считает, что инструменты искусственного интеллекта могут способствовать принятию решений относительно будущих сетей мониторинга. Он подчеркнул необходимость обдумывания того, как спроектировать эффективные, надёжные и международно скоординированные наблюдения. Само исследование, проведённое в Helmholtz School for Marine Data Science (MarDATA), программе, объединяющей специалистов по морским наукам и вычислительной технике, демонстрирует, как большие объёмы океанических данных могут обрести новое применение при сочетании с современными методами анализа.
SpaceX провела тринадцатый запуск гигантской ракеты Starship в этот четверг, 17-го числа. Компания под руководством Илона Маска имела девяностоминутное окно для старта, а полет должен был продлиться чуть более часа.
Основной целью этой миссии было мониторинг работы системы на различных этапах, таких как отделение модулей, зажигание двигателей и возврат аппаратов. Особую озабоченность вызывала производительность двигателя Super Heavy. В предыдущем полете, состоявшемся в мае этого года, этот отсек не смог вернуться должным образом для контролируемой посадки, что привело к его падению в океан.
По данным самой SpaceX, были внесены корректировки как в аппаратное, так и в программное обеспечение для устранения проблем, обнаруженных в прошлой миссии. Однако при выходе в космос было замечено, что не все двигатели, казалось, были активированы, и Super Heavy снова столкнулся с трудностями.
Помимо испытаний ракеты, эта операция послужила демонстрацией новых компонентов сети Starlink. Во время испытания были запущены двадцать спутников Starlink V3. Эти спутники будут следовать суборбитальной траектории и будут уничтожены при входе в атмосферу.
Компания сообщила, что модели Starlink V3 больше и имеют потенциал значительно увеличить пропускную способность сети спутникового интернета. Спутники также пытались установить связь с группировкой Starlink с использованием высокомощных лазеров перед входом в атмосферу. Шесть из этих устройств были оснащены камерами, предназначенными для записи изображений Starship и ее теплозащитного экрана на протяжении всего полета.
Анализируя историю, Полет 1, в апреле 2023 года, завершился взрывом Starship еще прикрепленной к Super Heavy из-за сбоев в двигателях, которые активировали систему самоуничтожения аппарата. Полет 2, в ноябре 2023 года, позволил первоначальное отделение корабля от Super Heavy, но затем двигатель взорвался, что привело к потере Starship до завершения полета.
Полет 3, в марте 2024 года, длился около пятидесяти минут и стал значительным прорывом, несмотря на то, что корабль был потерян до запланированной посадки. В июне 2024 года Starship смог совершить контролируемую посадку в Индийском океане, в то время как Super Heavy приземлился в Мексиканском заливе.
В октябре 2024 года SpaceX успешно поймала Super Heavy на стартовой башне впервые, а Starship также осуществила контролируемый вход в атмосферу. Полет 6, в ноябре 2024 года, зафиксировал контролируемую посадку двигателя и повторную активацию двигателя в космосе.
Последующие события включают Полет 7 в январе 2025 года, когда Starship был потерян после взрыва во время испытаний. Полет 8 в марте 2025 года показал потерю стабильности верхним ярусом примерно через восемь минут после запуска и его уничтожение. Полет 9 в мае 2025 года ознаменовал первое повторное использование Super Heavy, хотя сбои помешали части запланированных экспериментов.
Миссия Полета 10 в августе 2025 года достигла важнейших целей, таких как испытания с симуляторами спутников, повторное зажигание двигателя в космосе и контролируемый вход в атмосферу. Полет 11 в октябре 2025 года успешно завершил фазу V2 Starship, включая контролируемую посадку Super Heavy, вход в атмосферу корабля и новые операционные испытания.
Наконец, Полет 12 в мае 2026 года стал первым испытанием версии V3 Starship, продемонстрировав заметный прогресс, такой как запуск симуляторов спутников и двух модифицированных спутников Starlink. Однако двигатель Super Heavy вышел из строя при попытке возвращения, поскольку двигатели не смогли корректно перезагореться после отделения.
Для тех, у кого еще нет умной колонки дома, или кто хочет сделать подарок, сейчас хорошее время, чтобы рассмотреть варианты линейки Echo Dot, продающиеся на Amazon. Были представлены три версии самой новой модели, каждая в своем уникальном оттенке, все они оснащены Alexa и приоритетным доступом к Alexa+.
Echo Dot черного цвета обеспечивает мощный и яркий звук в компактном дизайне, подходящем для различных помещений. Он имеет подключение как по Wi-Fi, так и по Bluetooth, что упрощает его интеграцию в повседневную жизнь пользователя. Помощник Alexa может быть активирован голосовыми командами для воспроизведения музыки, управления умными устройствами, создания плейлистов и выполнения других функций. Эта модель также гарантирует ранний доступ к Alexa+, которая представляет собой улучшенную версию помощника с более продвинутыми функциями.
Белый вариант Echo Dot идеально подходит для тех, кто ищет более нейтральную и чистую эстетику. Его производительность идентична черной модели: он обладает чистым и насыщенным звуком, поддержкой Wi-Fi и Bluetooth, а Alexa всегда готова помочь. Как и черная модель, белая версия включает ранний доступ к Alexa+, позволяя пользователям опробовать инновации помощника раньше других.
Для тех, кто предпочитает добавить элемент цвета в декор, синий Echo Dot выступает в качестве стильной альтернативы. Помимо своего отличительного внешнего вида, он соответствует всем ожиданиям от модели: превосходное качество звука для компактной колонки, подключение через Wi-Fi и Bluetooth, управление голосом через Alexa и ранний доступ к Alexa+ без дополнительных затрат.
Все три модели в настоящее время доступны на Amazon, однако запасы могут меняться в любое время. Рекомендуется проверить ссылку до того, как изменится наличие, если какая-либо из моделей привлечет интерес потребителя. Важно отметить, что эта статья содержит ссылки, сгенерированные партнерской программой, при этом стоимость для читателя остается неизменной, хотя Olhar Digital может получить комиссию.
Научные сотрудники используют технологию, способную обнаруживать едва уловимые изменения в магнитном поле планеты, чтобы выяснить, что находится под поверхностью Земли на километры ниже, не проводя при этом ни одной раскопки.
На основе этих незначительных колебаний исследователи могут идентифицировать геологические разломы, древние магматические реки, минеральные залежи и скрытые структуры в недрах. Недавнее исследование в Австралии продемонстрировало эту технику, создав более детальное изображение Австралийской магнитной аномалии — обширной подземной структуры под Северной Территорией, форма которой напоминает контур самого австралийского континента.
Важно отметить, что этот труд не потребовал новых полевых измерений или полетов; вместо этого был применен алгоритм обработки, который устранил шумы и искажения из предыдущих съемок, позволив выявить геологические особенности с большей четкостью. Таким образом, исследователи смогли получить новую информацию из уже имеющихся данных.
Этот австралийский пример иллюстрирует инструмент, который десятилетиями используется геофизиками по всему миру, включая Бразилию. Чтобы понять эту технологию, специалисты обсуждали, как породы оставляют «подписи» в магнитном поле Земли и как эти сведения помогают восстановить историю планеты.
Хотя две породы могут выглядеть почти одинаково, для геофизика они могут рассказать совершенно разные истории. Это происходит потому, что каждый тип породы обладает своими физическими свойствами. Некоторые породы почти не влияют на окружающее магнитное поле, тогда как другие, содержащие такие минералы, как магнетит, титаномагнетит, гематит или пиротит, вызывают небольшие локальные возмущения. Эти возмущения могут быть зарегистрированы высокочувствительными магнитометрами, даже если минералы присутствуют в низких концентрациях, генерируя различия порядка нескольких нанотесла — величин, в миллионы раз меньших, чем поле, создаваемое обычным холодильным магнитом.
Gelvam André Hartmann из Unicamp подчеркнул, что породы не изменяют глобальное магнитное поле Земли, но производят локальные возмущения, которые могут быть измерены чрезвычайно чувствительными магнитометрами. По словам профессоров из Unipampa, термин «аномалия» в геофизике описывает именно разницу между ожидаемым магнитным полем для данной области и тем, что фактически измеряется приборов в полевых условиях.
Эти малые отклонения раскрывают не только информацию о том, какие породы находятся под землей, но и хранят сведения о геологическом прошлом региона. Помимо намагниченности, вызванной текущим магнитным полем Земли, породы обычно сохраняют остаточную намагниченность, которая была зафиксирована во время их формирования или приобретена в результате последующих геологических событий. Таким образом, сами породы сохраняют запись магнитных условий, существовавших при их образовании, в то время как аэромагнитные измерения фиксируют эти сигналы. Интенсивность сигнала зависит от таких факторов, как количество магнитных минералов, глубина, размер, геометрия и ориентация горных тел.
Важно провести различие: аномалии, изучаемые в геологических изысканиях, не связаны с Магнитной аномалией Южной Атлантики (AMAS). В то время как коровые аномалии образуются породами земной коры, AMAS является глобальным явлением, возникающим во внешнем ядре Земли на глубине в тысячи километров. Ее эффекты связаны с меньшей защитой от энергетических частиц в космосе над Южной Атлантикой, что влияет на спутники и космические аппараты.
Поскольку породы вызывают столь тонкие возмущения в магнитном поле, ученые используют аэромагнитные съемки. В ходе этих съемок летательные аппараты, оснащенные датчиками, следуют параллельными траекториями над исследуемой областью. Чтобы избежать влияния металлического фюзеляжа самого самолета на измерения, датчики устанавливаются на удлиненной конструкции на хвосте воздушного судна.
Во время полета оборудование проводит десятки или сотни измерений в секунду. Поскольку самолеты работают на малых высотах — обычно около 100 метров над землей — и следуют регулярно расположенным линиям, можно построить подробный портрет магнитного сигнала вдоль всего маршрута. После посадки данные представляют собой сырую последовательность измерений. Прежде чем интерпретировать их, они проходят этапы обработки для удаления шумов оборудования, вариаций навигации и естественных колебаний самой планеты. Затем исследователи исключают вклад основного геомагнитного поля (генерируемого в ядре), чтобы выделить только сигнал, производимый породами коры.
Результатом этого уточнения становятся карты магнитных аномалий, показывающие пространственное распределение изменений в недрах. Исследователи отмечают, что интерпретация этих карт позволяет выявлять закономерности, связанные с важными геологическими особенностями, такими как разломы, зоны сдвига, дики, магматические интрузии, контакты между различными литологическими единицами и потенциально минерализованные тела. В настоящее время также применяются методы геофизической инверсии: компьютерные модели делят подповерхность на более мелкие элементы и оценивают, какие распределения магнитных свойств могли бы вызвать измеренные сигналы на поверхности, помогая строить двумерные и трехмерные модели недр.
Сбор данных в воздухе — это лишь половина работы. Когда самолет приземляется, показания магнитометра формируют необработанный набор данных, который смешивает реакцию пород с помехами от самого летательного аппарата и естественными колебаниями магнитного поля Земли. Для выделения сигнала пород требуется тщательная фильтрация. Профессора из Unipampa объясняют, что один из первых шагов — это магнитная компенсация, математический расчет, который устраняет помехи, создаваемые металлическим каркасом и электрическими системами самого самолета в движении.
Далее алгоритмы применяют частотные фильтры для «разделения» информации. Такое разделение позволяет отличить сигналы, исходящие от неглубоких структур (например, потенциальных месторождений полезных ископаемых), от тех, что происходят в породах на глубине километров в недрах коры. Именно это вычислительное уточнение превращает миллионы измерений в детализированные геологические карты. При анализе австралийского исследования Gelvam André Hartmann напомнил, что «аномалия сама по себе уже была известна». Он продолжил: «Главный прорыв работы заключается в применении современных методов обработки и интерпретации, которые позволили извлечь гораздо больше геологической информации из уже существующего набора данных».
Несмотря на частые сравнения с «рентгеновским снимком», эти карты не являются прямой фотографией внутреннего устройства планеты. Gelvam André Hartmann отмечает, что «аналогия помогает объяснить идею широкой публике, но имеет ограничения». Он считает, что лучшая аналогия заключается в том, что аэромагнитная съемка работает как медицинское исследование: она выявляет незаметные глазу закономерности, указывает, где следует проводить более детальное изучение, и значительно снижает неопределенность, но редко отвечает на все вопросы о недрах в одиночку.
Это ограничение связано с тем, что один и тот же магнитный ответ, зарегистрированный на поверхности, может быть вызван различными геологическими конфигурациями в глубине — например, разными комбинациями формы, размера, глубины или количества магнитных минералов. Поэтому магнитные данные редко интерпретируются изолированно. Среди дополнительных методов используются гравиметрия, измеряющая изменения плотности пород; электрические и электромагнитные методы, анализирующие удельное сопротивление и проводимость; а также сейсмические методы, исследующие упругие свойства материалов. Кроме того, магнитометрия интегрируется с гамма-спектрометрией, техникой, измеряющей естественным образом излучаемый гамма-излучение элементами, такими как калий, уран и торий, для различения геологических единиц с похожими магнитными откликами.
Помимо помощи в понимании истории Земли, магнитометрия является важнейшим инструментом в разведке полезных ископаемых и планировании новых разведочных кампаний. Многие месторождения полезных ископаемых связаны с геологическими структурами, которые вызывают контрасты в магнитных свойствах пород. Разломы, зоны сдвига и системы трещин, например, могут указывать на благоприятные условия для концентрации золота, меди, никеля, железной руды и других экономически важных ресурсов.
В последние годы в эти исследования также включены дроны. Оснащенные магнитометрами, беспилотные летательные аппараты (БПЛА) могут летать ближе к земле и получать данные высокого разрешения в определенных зонах. Обычно они используются после региональных аэромагнитных съемок для детализации недр и направления последующих этапов геологической разведки, таких как бурение.
Применение этой техники также сыграло важную роль в истории науки. В 1950-х и 1960-х годах выявление полос магнитных аномалий на дне океанов предоставило доказательства расширения океанического дна, что способствовало закреплению Теории тектоники плит.
Несмотря на недавний акцент на австралийском случае, аэромагнитные съемки являются частью рутинной деятельности бразильской геофизики на протяжении десятилетий. Практически вся территория страны демонстрирует магнитные аномалии, связанные с породами коры. Первые аэросъемки в Бразилии датируются началом 1950-х годов в Сан-Жуан-дель-Рей (Минас-Жерайс). Этот проект, заказанный Национальной комиссией по ядерной энергетике (CNEN), использовал магнитные и радиометрические датчики на борту самолетов для содействия разведке радиоактивных минералов, таких как уран.
