Регистрация / Вход
Прислать материал

 «Система поддержки принятия решений об опасности цунами»

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Проект закончен

Информация отсутствует

Соисполнители

Организация
ЗАО "СофтЛаб-НСК"
Организация
ИМ СО РАН

Этапы проекта

1
15.06.2009 - 30.09.2009
2.1. Результаты работы на отчетном этапе.

Были выбраны несколько подходящих профилей смещения водной поверхности в базисных источниках, и проверено насколько хорошо эти наборы будут приближать реальный очаг цунами.
Было проанализировано три варианта наборов базисных функций. Сравнение качества аппроксимации остаточных смещений от землетрясений с различным механизмом показало, что набор, состоящий из пяти экспоненциальных базисных источников способен значительно лучше приближать эти очаги по сравнению с набором из трёх косинусоидальных базисных источников, которые в некоторых случаях дают довольно плохую точность приближения. Базис из пяти коисинусоидальных источников меньшей ширины также хорошо аппроксимирует любые типы подвижек, как и набор из пяти экспоненциальных. Очевидно, что увеличение используемых в базисе источников (с одновременным уменьшением их ширины) должно улучшить качество аппроксимации. Однако, процесс восстановления очага (определение коэффициентов в линейной комбинации базисных источников) будет требовать слишком много машинного времени, чтобы быть использованным в целях оперативного прогноза цунами.
Обработка и анализ больших объемов информации сейсмического мониторинга с помощью разрабатываемой методики обеспечивает повышение эффективности прогноза цунамигенного землетрясения путем анализа энергетических предвестников. Схема прогноза сильного цунамигенного землетрясения на основе мониторинга сейсмической энтропии является по своей сути динамическим и самообучающимся, т.е. с течением времени прогноз уточняется, а после завершения каждого сейсмического цикла пороговые параметры могут быть скорректированы.
Разрабатываемое алгоритмическое и программное обеспечение процесса обработки и анализа информативных низкоэнергетических сейсмических сигналов от региональных цунамигенных землетрясений будет являться основой для прогнозирования катастрофических цунамигенных землетрясений.
Разработаны программа спецкурса «Использование графических ускорителей в научных расчетах» и методика расчета распространения волны цунами на графическом ускорителе.

2.2. Новизна научных решений.

Показана принципиальная возможность повышения эффективности прогноза цунамигенного землетрясения путем анализа энергетических предвестников в очаговой области подготовки сильного сейсмического события. Результаты были доложены на международном симпозиуме по цунами и получили высокую оценку ведущих мировых специалистов.

2.3. Особенности исследования на отчетном этапе.

Путем комбинаторного подбора коэффициентов для базисных источников, были получены такие наборы, которые давали бы минимальное значение невязки в нормах L1 или L2. Целесообразно иметь базис, обеспечивающий достаточно хорошее приближение всех возможных подвижек при минимальном количестве самих базисных источников. Для большей эффективности данного подхода также потребуется оптимизация процедуры поиска коэффициентов в комбинированном очаге, так как в реальных условиях вместо разницы в начальных смещениях минимизации подлежит невязка между реальной и синтетической мареограммами, зарегистрированными несколькими глубоководными станциями.
С целью обеспечения информационной и вычислительной основы современной системы мониторинга используется методика для оперативной обработки и анализа больших массивов разнородных (неточных, с пропусками) данных наблюдений. Методика включает алгоритмы быстрого многопараметрического нелинейного регрессионного моделирования и быстрого вейвлет-преобразования пространственно-временных рядов, а также алгоритмы эффективной визуализации процесса на основе элементов теории квантизации и метода упругих сеток.

3. Области и масштабы использования полученных результатов
3.1. Области применения полученных результатов (области науки и техники;
отрасли промышленности и социальной сферы, в которых могут использоваться полученные результаты или созданная на их основе инновационная продукция).


Результаты проекта важны для народного хозяйства страны, так как ввиду резкого роста численности населения в прибрежных зонах, цунами могут принести небывалый ущерб. Спасательные службы и другие структуры нуждаются в современной системе оповещения о цунами и достоверном предсказании параметров приближающейся волны цунами как инструменте быстрого реагирования и принятия решений, от которых часто зависит жизнь людей. Заблаговременное и точное предсказание масштабов приближающегося цунами поможет принять верное решение, спасающее жизни и уменьшающее ущерб от природных катастроф.
Новые данные позволят ученым прогнозировать появление цунами, направление движения и распространения волн на суше.
В результате выполнения проекта будут созданы основные элементы технологии обработки данных записей глубоководных мареографов, позволяющей повысить надежность предсказания параметров волны цунами в береговой зоне.
Поскольку для сейсмоактивных регионов мира к настоящему времени накоплена обширная информация, а современные глобальные сейсмологические сети позволяют оперативно контролировать эти регионы, то изложенные принципы краткосрочного прогноза сильнейших землетрясений могут быть реализованы с учетом региональных особенностей.

3.2. Ход практического внедрения полученных результатов.

Проект носит характер фундаментальных исследований, результаты работ будут опубликованы в рецензируемых журналах и трудах международных конференций с целью закрепления приоритета Российских ученых в разработке новых алгоритмов обработки данных для оперативного прогноза опасности от цунами прибрежных территорий.
Результаты работы внедряются в учебный процесс Новосибирского государственного университета, так разработана программа спецкурса «Использование графических ускорителей в научных расчетах».

3.3. Оценка или прогноз влияния полученных результатов, товаров и услуг, созданных на основе полученных результатов, на развитие науки, техники, экономики и социальной сферы России.

Уже опытная эксплуатация системы поддержки принятия решений позволит повысить точность прогноза реальности опасности цунами и, следовательно, позволит избежать ложных оповещений, экономический ущерб от которых может значительно превосходить ущерб от волны цунами. Фактически речь идет об автоматизированной технологии обработки данных регистрации волн, приводящей к существенному улучшению качества прогноза опасности цунами.
Развернуть
2
01.10.2009 - 15.12.2009
2.1. Разработка вычислительной
технологии для предварительной
оценки времени добегания и
коэффициента усиления волны.
2.2. Разработка вычислительной
методики обработки мареограмм,
анализа кинематических и амплитудных
характеристик волны в очаге и в пункте
регистрации.
2.3. Проведение патентных
исследований по ГОСТ 15.011-96.
2.4. Разработка спецкурса «Среда
С11ВА и ее интеграция в программные
коды».
Развернуть
3
01.01.2010 - 30.06.2010
Результаты работы на 3 этапе.

Создана новая версия программного обеспечения для быстрого восстановления параметров смещения в очаге цунами путем выбора наилучшего приближения из предварительно рассчитанной базы данных. Новая версия программы за счет нового алгоритма в позволила в разы увеличить точность и скорость расчетов.

Разработана технология сравнения измеренного и модельного волновых профилей в характерных точках.

Разработан алгоритм восстановления протяженных очагов цунами.

Разработан спецкурс «Настройка нейросетевых приложений для решения научно-исследовательских задач»
Развернуть
4
01.07.2010 - 15.12.2010
Проведен анализ сложности предложенных алгоритмов с точки зрения их реализации для набора современных вычислительных платформ; исследовано влияние шага сетки на точность расчетов распространения волны цунами; проведены тестовые расчеты на реальных профилях глубин.
Развернуть
5
01.01.2011 - 15.05.2011
5.1. Создание пилотной версии
прикладного программного
обеспечения оптимизации
расположения системы станций
наблюдения.
5.2. Проведение численного анализа
энергетических предвестников
цунамигенного землетрясения.
5.3. Произведение проверки
согласованности восстановления
параметров источника тремя методами.
5.4. Разработка спецкурса
«Математическое моделирование
цунами».
Развернуть
6
16.05.2011 - 05.09.2011
6.1. Разработка ПО системы поддержки
принятия решений.
6.2. Тестирование отдельных элементов
системы на реальном профиле глубин у
побережья РФ.
6.3. Составление и оформление
итогового отчета.
6.4. Разработка проекта ТЗ на ОКР.
6.5. Проверка работы системы в целом.
6.6 Проведение технико-экономической
оценки полученных результатов.
Развернуть

Программа

Программа "Научные и научно-педагогические кадры инновационной России" на 2009 - 2013 годы

Программное мероприятие

1.1 Проведение научных исследований коллективами научно-образовательных центров
Продолжительность работ
2005 - 2006, 14 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Организация
ФГУП "НИИ "РУБИН"
профинансировано
Тема
Создание технологии прогноза, оценки риска опасных природных и техногенных явлений при подземной разработке твердых полезных ископаемых и выработки технологических решений по их предотвращению на базе интеллектуальной системы поддержки принятия решений и комплексного синтезирующего мониторинга.
Продолжительность работ
2011 - 2013, 26 мес.
Бюджетные средства
140 млн
Количество заявок
2
Тема
Разработка моделей и аналитических инструментов поддержки принятия врачебных решений для персональной медицины и контроля лекарственных назначений.
Продолжительность работ
2014 - 2016, 25 мес.
Бюджетные средства
57,72 млн
Количество заявок
10
Тема
Разработка технологий интерактивной визуализации неформализованных данных разнородной структуры для использования в системах поддержки принятия решений
Продолжительность работ
2014 - 2016, 25 мес.
Бюджетные средства
29,4 млн
Количество заявок
7
Тема
Разработка технологии проектирования систем поддержки принятия решений для информационных систем на основе логики понятий
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
10 млн
Количество заявок
5
Тема
Исследование и разработка макета программного комплекса интеллектуальной системы поддержки принятия решений с использованием больших массивов показателей в среде единого информационного пространства социально-экономической сферы.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 17 мес.
Бюджетные средства
16 млн
Количество заявок
9