數學

演算法定位漂流物

2020-10-01 赫什伯格(Hershberger)
利用海流速度場打造輔助搜救行動的新工具。


船舶在海上沉沒或失蹤時,搜救團隊常借助電腦模型決定應該到哪裡搜尋倖存者。目前模型藉由衛星和離岸感測器預測漂流物移動路線,在地圖上劃定最有機會的區域。如果初步搜救沒有結果,模型就會加入地圖資訊並更新預測。


現在有個研究團隊開發出新演算法,可預測啟動搜救後三小時的漂流物位置。這項技術不是建立失蹤者的漂流路徑模型,而是找出水中的瞬間吸引輪廓(TRAP),也就是水流和波浪可能吸引鄰近物體的位置。在搜救行動的最初幾小時內找出這些以往看不見的「吸引子」(attractor),未來將在拯救人命時發揮重大效用。


海水運動可透過數學方式以速度場表示。在這裡,速度場描述了海面上每個點的海水速度和方向。今年5月發表在《自然?通訊》(Nature Communications)的新演算法採用海浪資料和速度場的預測模型,找出引力最強的區域。雖然我們在水中看不見TRAP,但每個TRAP都可在地圖上圈出100~1000公尺不等的曲線範圍。海面狀況改變時,TRAP會緩慢改變,帶著物體一起移動,就像磁鐵在桌面下移動時,可帶動桌面上的鐵器一起移動一樣。


這項研究的主要作者、美國哈佛大學的賽拉(Mattia Serra)等人實地測試這種方法,把裝有全球定位系統(GPS)的假人丟進麻州馬沙文雅南方的激流中。每個假人漂流的路線都不一樣,但賽拉表示一如演算法預測,「假人全都聚集到同一個TRAP」。初步測試在海岸附近進行,但相同的數學公式也預測外海有TRAP......


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