Supercomputadora Fugaku y la IA se utilizan para predecir tsunamis, en tiempo real y en un proyecto conjunto con participación de la empresa Fujitsu.
Tecnología IA y supercomputadora utilizadas en la gestión de desastres naturales
El Instituto Internacional de Investigación de la Ciencia de los Desastres de la Universidad de Tohoku, el Instituto de Investigación de Terremotos de la Universidad de Tokio y Fujitsu Laboratories anunciaron el desarrollo de un modelo de IA, que permitirá a los equipos de gestión de desastres predecir las inundaciones por tsunami en las zonas costeras, casi en tiempo real, aprovechando la supercomputadora: Fugaku, desarrollado conjuntamente por Riken y Fujitsu.
Como parte de esta iniciativa, se llevaron a cabo simulaciones de tsunamis de alta resolución utilizando la supercomputadora Fugaku.
Posteriormente, se creó un nuevo modelo de IA utilizando como datos de entrenamiento formas de onda de tsunami simuladas en alta mar y condiciones de inundación costera.
En caso de que se produzca un terremoto real, la introducción de datos de ondas de tsunami observadas en alta mar en este modelo de IA, permitirá predecir las condiciones de las inundaciones en las zonas costeras antes de la llegada a tierra.
Esto facilitará obtener datos sobre la previsión de inundaciones en zonas específicas y los efectos de las olas localizadas en las infraestructuras circundantes, como edificios y carreteras de las zonas urbanas costeras.
El modelo de IA, probado con Fugaku, puede ejecutarse en computadoras normales, lo que facilita la creación de sistemas prácticos de predicción de inundaciones en tiempo real, que antes requerían supercomputadoras.
Antecedentes de desastres naturales en Japón
En marzo de 2011, se registró un terremoto en Japón lo que desencadenó un tsunami que provocó daños en la región de Tohoku.
Este suceso puso de manifiesto que siguen existiendo muchos problemas desde el punto de vista de la adquisición y utilización de información para una evacuación eficaz y segura, en caso de catástrofe.
Es por lo anterior que la predicción de tsunamis representa un área clave en este sentido, requiere del desarrollo de tecnologías que permitan a las autoridades obtener rápidamente información precisa y detallada.
Desde el terremoto del este de Japón, la red de observación de tsunamis ha buscado el desarrollo de tecnologías de predicción de tsunamis.
Anteriormente, las predicciones de tsunamis en zonas costeras se han basado principalmente en el método de selección de los datos bajo las condiciones generales de terremotos y tsunamis similares y en el método de ajuste gradual de las predicciones de tsunamis en zonas costeras, para que sean coherentes con las observaciones de tsunamis en alta mar.
En ambos casos, los cálculos de simulación para la predicción de inundaciones dependen de supercomputadoras a gran escala o de la búsqueda en bases de datos, lo que dificulta la implementación y el funcionamiento de un sistema de predicción viable.
Desarrollo de Fugaku sobre la nueva tecnología
Fujitsu, la Universidad de Tohoku y la Universidad de Tokio trabajaron conjuntamente en el desarrollo de una tecnología de IA capaz de predecir inundaciones causadas por los tsunamis, utilizando el entorno de evaluación de Fugaku en el tema de investigación «Previsión de tsunamis basada en IA a exascale para predecir lo imprevisto”.
Aprovechando su capacidad de cálculo de la supercomputadora Fugaku, los miembros del proyecto generaron datos de entrenamiento para 20 mil posibles escenarios de tsunami basados en simulaciones de alta resolución en unidades de tres metros.
Al entrenar un modelo de IA con estos datos, fue posible predecir la inundación de zonas terrestres con una resolución alta.
El modelo de IA, se desarrolló una nueva tecnología de aprendizaje profundo, con una configuración de IA en dos etapas.
Primero acerca la situación de las inundaciones en tierra con una resolución aproximada y a partir de las formas de onda del tsunami observadas en alta mar.
La IA se utiliza para aumentar la resolución de las condiciones de inundación estimadas y optimiza el rendimiento del cálculo para el aprendizaje en Fugaku.
Normalmente, las computadoras adecuadas para la simulación y para la IA son diferentes, pero con esta iniciativa, los miembros del proyecto aprovecharon las características especiales de Fugaku para agilizar la predicción de tsunamis de alta precisión.
En concreto, la supercomputadora aporta a los miembros del proyecto un potente recurso que ofrece un alto rendimiento, tanto en la simulación como en las aplicaciones de IA.
Cuando se aplicó esta tecnología al caso de la predicción de inundaciones por tsunami en la bahía de Tokio causadas por un terremoto teórico y masivo en la cuenca de Nankai, se confirmó que era posible realizar una predicción precisa utilizando una PC normal en cuestión de segundos, para una variedad de escenarios de tsunami diferentes, incluyendo el modelo de tsunami asumido por la Oficina del Gabinete de Japón.
Si en el futuro se sigue utilizando el rendimiento a gran escala y alta velocidad de Fugaku, y se entrena simultáneamente el sistema con otros escenarios de tsunami, los socios pueden ayudar a realizar una IA que pueda ofrecer predicciones de tsunamis e inundaciones inesperadas en un área más amplia.
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