tảng băng trôi đang tan chảy nhanh chóng do sự nóng lên toàn cầu. Nhưng làm thế nào các nhà khoa học có thể đảm bảo rằng họ có thể theo dõi tốc độ nhanh chưa từng có của nó?
Các nhà nghiên cứu giới thiệu AI như một giải pháp. Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Leeds đã phát triển một mạng lưới thần kinh có khả năng lập bản đồ hiệu quả các tảng băng trôi rộng lớn ở Nam Cực dưới dạng hình ảnh vệ tinh, hoàn thành nhiệm vụ chỉ trong 0,01 giây.
Cách tiếp cận sáng tạo này đánh dấu sự khởi đầu từ những nỗ lực thủ công tốn nhiều công sức và thời gian trước đây, như đã báo cáo trong Blog của Cơ quan Vũ trụ Châu Âu (ESA).
Bản đồ AI tảng băng trôi
Tác giả chính Anne Braakmann-Folgmann, hiện đang làm việc tại Đại học Bắc Cực của Na Uy ở Tromsø, đã thực hiện nghiên cứu này trong thời gian làm nghiên cứu sinh tiến sĩ tại Đại học Leeds.
Cô nói: “Những tảng băng trôi khổng lồ là thành phần quan trọng của môi trường Nam Cực. Chúng tác động đến vật lý, hóa học, sinh học đại dương và tất nhiên là các hoạt động hàng hải. Do đó, điều quan trọng là phải xác định vị trí các tảng băng trôi và theo dõi mức độ của chúng để định lượng lượng nước tan chảy mà chúng mang lại.” thả ra biển”.
Nhiệm vụ radar Copernicus Sentinel-1, cung cấp hình ảnh về các tảng băng trôi bất kể mây che phủ và ánh sáng ban ngày, đóng một vai trò quan trọng trong phương pháp lập bản đồ tảng băng trôi được hỗ trợ bởi AI này.
Trong khi các hình ảnh vệ tinh truyền thống khiến việc phân biệt các tảng băng trôi với các yếu tố khác trở nên khó khăn do hình dáng chung của chúng, thì hình ảnh radar Sentinel-1 mô tả các tảng băng trôi là những vật thể sáng trên nền đại dương và băng biển tối hơn.
Tuy nhiên, trong môi trường xung quanh phức tạp, việc phân biệt tảng băng trôi với băng biển hay thậm chí là bờ biển vẫn còn nhiều thách thức. Tiến sĩ Braakmann-Folgmann giải thích những khó khăn với các thuật toán phân đoạn tiêu chuẩn thường chọn bờ biển hoặc nhóm các mảnh băng trôi nhỏ hơn với tảng băng trôi chính, nhấn mạnh sự cần thiết phải có một giải pháp hiệu quả hơn.
Nhóm nghiên cứu tuyên bố rằng mạng lưới thần kinh có thể lập bản đồ chính xác phạm vi của tảng băng trôi, ngay cả trong điều kiện khó khăn, nhờ khả năng hiểu được các mối quan hệ phi tuyến tính phức tạp và tính đến toàn bộ bối cảnh của hình ảnh.
Mạng lưới thần kinh tự phân biệt với các phương pháp so sánh bằng cách xác định tảng băng trôi lớn nhất trong mỗi hình ảnh, theo dõi hiệu quả những thay đổi về cả diện tích và độ dày tảng băng.
Khả năng này rất quan trọng để hiểu được tác động của chúng đối với đại dương và giúp mạng lưới thần kinh trở nên khác biệt so với các lựa chọn thường chọn những tảng băng trôi nhỏ hơn một chút ở gần nhau.
Mạng lưới thần kinh cũng trải qua quá trình đào tạo tỉ mỉ bằng cách sử dụng hình ảnh Sentinel-1 chụp những tảng băng trôi khổng lồ ở nhiều bối cảnh khác nhau và được phát triển dựa trên thiết kế U-net.
Trong quá trình đào tạo, hệ thống đã cải thiện dự đoán của mình bằng cách điều chỉnh các tham số theo sự chênh lệch giữa phác thảo được lấy thủ công và kết quả dự đoán.
Theo nhóm, quá trình đào tạo sẽ tự động dừng khi đạt được hiệu suất tối ưu để đảm bảo khả năng thích ứng và thành công với các ví dụ mới.
Độ chính xác đáng chú ý
Thuật toán đã chứng minh độ chính xác vượt trội khi được thử nghiệm trên bảy tảng băng trôi, có diện tích từ 54 km2 đến 1052 km vuông, cho thấy tiềm năng của nó. Bộ dữ liệu đa dạng, bao gồm nhiều mùa khác nhau từ 2014 đến 2020, mang lại kết quả ấn tượng với độ chính xác 99%.
Tiến sĩ Braakmann-Folgmann dự đoán ứng dụng vận hành của hệ thống lập bản đồ tự động này sẽ mang lại tốc độ và độ chính xác được cải thiện trong việc theo dõi những thay đổi ở khu vực tảng băng trôi đối với nhiều tảng băng trôi khổng lồ.
“Việc có thể lập bản đồ phạm vi tảng băng trôi một cách tự động với tốc độ và độ chính xác được nâng cao sẽ cho phép chúng tôi quan sát những thay đổi trong khu vực tảng băng trôi đối với một số tảng băng trôi khổng lồ dễ dàng hơn và mở đường cho một ứng dụng vận hành.”
ⓒ 2023 TECHTIMES.com Mọi quyền được bảo lưu. Không sao chép mà không được phép.