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Fujitsu, il supercomputer “Fugaku” per prevedere gli tsunami

L’International Research Institute of Disaster Science presso la Tohoku University, l’Earthquake Research Institute presso l’Università di Tokyo e Fujitsu Laboratories hanno annunciato oggi lo sviluppo di successo di un modello di intelligenza artificiale che consentirà ai team di gestione delle catastrofi la capacità di prevedere le inondazioni dello tsunami nelle aree costiere quasi in tempo reale, sfruttando la potenza di calcolo del supercomputer più veloce al mondo, Fugaku, sviluppato congiuntamente da Riken e Fujitsu.

Nell’ambito dell’iniziativa congiunta, sono state effettuate diverse simulazioni di tsunami ad alta risoluzione utilizzando il supercomputer di punta del Giappone Fugaku. 

È stato quindi creato un nuovo modello di intelligenza artificiale utilizzando forme d’onda simulate di tsunami in mare aperto e condizioni di inondazioni costiere come dati di addestramento.

In caso di un vero terremoto, l’inserimento dei dati della forma d’onda dello tsunami osservati al largo in questo modello IA di nuova creazione consentirà di prevedere le condizioni di allagamento nelle aree costiere prima dell’approdo ad alta risoluzione spaziale. Ciò consentirà di ottenere in modo più accurato e rapido dati dettagliati sulle previsioni di allagamento per aree specifiche, offrendo approfondimenti critici sugli effetti delle onde localizzate sulle infrastrutture circostanti come edifici e strade nelle aree urbane costiere

Inoltre, il modello AI, addestrato in anticipo con il supercomputer Fugaku, può essere eseguito in pochi secondi su normali PC, rendendo molto più facile costruire sistemi pratici di previsione delle inondazioni in tempo reale, che in precedenza richiedevano supercomputer.

Fig. 1 Panoramica della previsione dello tsunami con AI

Fujitsu, contesto e sfide

Nel marzo 2011, il grande terremoto del Giappone orientale ha innescato un enorme tsunami che ha causato danni catastrofici nella regione di Tohoku lungo la costa orientale del Giappone, gettando in doloroso sollievo le sfide degli sforzi di mitigazione dei disastri. Questo tragico evento ha rivelato che rimangono molte questioni dal punto di vista dell’acquisizione e dell’utilizzo delle informazioni per un’evacuazione efficiente e sicura in caso di disastro.

La previsione dello tsunami rappresenta un’area chiave a questo riguardo, che richiede lo sviluppo di tecnologie per consentire alle autorità di ottenere rapidamente informazioni accurate e dettagliate per aiutare i team di gestione dei disastri a mitigare i danni ordinando appropriate azioni di evacuazione.
Dopo il grande terremoto del Giappone orientale, la rete di osservazione dello tsunami nelle acque costiere giapponesi è stata notevolmente rafforzata a tal fine, mentre è stato promosso lo sviluppo di tecnologie di previsione dello tsunami altamente accurate nelle aree costiere che sfruttano i dati di osservazione dello tsunami al largo della costa in tempo reale.

Fujitsu, Tohoku University e The University of Tokyo hanno lavorato per sviluppare congiuntamente una tecnologia di intelligenza artificiale ad alta risoluzione in grado di prevedere istantaneamente le inondazioni da tsunami.

Sfruttando l’enorme potenza di calcolo del supercomputer Fugaku, i membri del progetto hanno generato dati di addestramento per 20.000 possibili scenari di tsunami basati su simulazioni ad alta risoluzione in unità di tre metri.
Addestrando un modello di intelligenza artificiale con questi 20000 set di dati, è stato possibile costruire un modello di intelligenza artificiale in grado di prevedere l’allagamento di aree terrestri con una risoluzione altrettanto alta dai dati della forma d’onda dello tsunami osservati al largo al momento di un terremoto.

Per il modello AI, è stata sviluppata una nuova tecnologia di deep learning, con una configurazione a due stadi dell’IA che in prima battuta approssima la situazione di allagamento a terra con una risoluzione approssimativa dalle forme d’onda dello tsunami osservate al largo.
Quindi, l’IA viene applicata per aumentare la risoluzione delle condizioni di allagamento stimate e ottimizza le prestazioni di calcolo per l’apprendimento in Fugaku.
Normalmente, i computer adatti alla simulazione e quelli adatti all’intelligenza artificiale sono diversi, ma con questa iniziativa i membri del progetto sono stati in grado di sfruttare le caratteristiche speciali
di Fugaku per semplificare notevolmente la creazione di AI per la previsione di tsunami utilizzando i dati di addestramento generati su Fugaku così come per l’apprendimento automatico.
In altri termini, Fugaku ha offerto ai membri del progetto una potente risorsa che offre prestazioni elevate sia nella simulazione che nelle applicazioni AI.

 

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