Осенью 2017 года профессор геологии Патрисия Грегг и ее команда только что создали новую программу моделирования вулканических прогнозов на суперкомпьютерах Blue Waters и iForge. Одновременно другая группа наблюдала за активностью вулкана Сьерра-Негра на Галапагосских островах в Эквадоре. Один из ученых, участвовавших в проекте в Эквадоре, Деннис Гейст из Университета Колгейт, связался с Греггом, и то, что произошло дальше, было случайным прогнозом извержения Сьерра-Негра в июне 2018 года за пять месяцев до того, как оно произошло.
Первоначально разработанный на компьютере iMac, новый подход к моделированию уже привлек внимание благодаря успешному воссозданию неожиданного извержения вулкана Окмок на Аляске в 2008 году. чтобы протестировать новую высокопроизводительную вычислительную модернизацию модели, и наблюдения Geist’s Sierra Negra показали признаки неизбежного извержения.
«Сьерра-Негра — вулкан с хорошим поведением», — сказал Грегг, ведущий автор нового отчета об успешных усилиях. «Это означает, что до извержений в прошлом вулкан демонстрировал все явные признаки извержения, которые мы ожидаем увидеть, такие как подземный вал, выброс газа и повышенная сейсмическая активность. Эта характеристика сделала Сьерра-Негра отличным тестовым случаем для нашей модернизированной модели.»
Однако многие вулканы не следуют этим четко установленным закономерностям, говорят исследователи. Прогнозирование извержений — одна из самых сложных задач в вулканологии, и разработка количественных моделей, помогающих в этих сложных сценариях, находится в центре внимания работы Грегг и ее команды.
Во время зимних каникул 2017–2018 годов Грегг и ее коллеги обработали данные Sierra Negra с помощью новой модели на базе суперкомпьютеров. Они завершили запуск в январе 2018 года, и, хотя он был задуман как испытание, в конечном итоге он предоставил основу для понимания циклов извержений Сьерра-Негры и оценки потенциала и сроков будущих извержений, но никто еще этого не понял.
«Наша модель предсказала, что прочность пород, содержащих магматический очаг Сьерра-Негра, станет очень нестабильной где-то между 25 июня и 5 июля и, возможно, приведет к механическому отказу и последующему извержению », — сказал Грегг, который также является научным сотрудником факультета NCSA. . «Мы представили этот вывод на научной конференции в марте 2018 года. После этого мы занялись другой работой и больше не смотрели на наши модели, пока Деннис не написал мне 26 июня, попросив подтвердить дату, которую мы прогнозировали. Sierra Negra разразился на следующий день после нашей самой ранней прогнозируемой даты механического отказа. Мы были поражены».
Исследователи заявили, что хотя это и представляет собой идеальный сценарий, исследование показывает возможности включения высокопроизводительных суперкомпьютеров в практические исследования. «Преимущество этой обновленной модели заключается в ее способности постоянно усваивать междисциплинарные данные в режиме реального времени и быстро обрабатывать их для предоставления ежедневного прогноза, аналогичного прогнозированию погоды», — сказал Ян Чжань, бывший аспирант из Иллинойса и соавтор исследования. исследование. «Это требует невероятного количества вычислительной мощности, ранее недоступной сообществу прогнозистов вулканической активности».
Установка движущихся частей на место для создания программы моделирования такой силы требует высоко междисциплинарного подхода, к которому команда Грегга не имела доступа до работы с NCSA.
«Мы все говорим на одном языке, когда речь идет о численном мультифизическом анализе и высокопроизводительных вычислениях, необходимых для прогнозирования механического разрушения — в данном случае вулканической магматической камеры», — сказал Сейд Корич, технический помощник директора NCSA, профессор-исследователь. технических наук и техники и соавтор исследования.
Благодаря опыту Корича команда заявила, что надеется включить искусственный интеллект и машинное обучение в модель прогнозирования, чтобы сделать эту вычислительную мощность доступной для исследователей, работающих со стандартными ноутбуками и настольными компьютерами.
Результаты исследования опубликованы в журнале Science Advance.
Теги: ИИ, супервулкан, суперкомпьютер
