Νέος αλγόριθμος του MIT προβλέπει ακραία γεγονότα προτού αυτά συμβούν

Κακά τα ψέματα, η τεχνολογικά ραγδαία εξέλιξη του πολιτισμού μας, δεν έχει ακόμη βρει το δρόμο της προς την επίλυση κάποιων εκ των σημαντικότερων ζητημάτων που μας αφορούν ως είδος. Δεν έχουν περάσει άλλωστε παρά μόλις λίγες εβδομάδες από την ανακοίνωση της δημιουργίας ενός εξομοιωτικού αλγορίθμου πρόληψης πανδημιών. Δυστυχώς, η συνεχώς μεταβαλλόμενη, ανθρωπογενής, περιβαλλοντική τάση, δημιουργεί σενάρια με εκατομμύρια -στην καλύτερη των περιπτώσεων- μεταβλητές, αφήνοντας ελάχιστα περιθώρια ορθής πρόβλεψης μέσω των μηδαμινών σταθερών που απομένουν στην εξίσωση. Η δημιουργία ενός παραγωγικού, αναφορικού συστήματος πρόγνωσης ακραίων γεγονότων (βλ. Tsunami), θα πρέπει να είναι σε θέση να υπολογίσει κάθε μικρό "λιθαράκι" -με μικρό εύρος περιθωρίου αστοχιών- μιας καθόλα μη-προβλέψιμης, αλυσιδωτής, φυσικής κατάστασης, δράσης-αντίδρασης.

Έως τώρα, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να προβλέψουν τα ακραία γεγονότα κάνοντας χρήση ενός συνόλου σύνθετων μαθηματικών τύπων, γνωστών ως 'δυναμικές εξισώσεις'. Η επίλυση αυτών, έφερε μαζί της ως αποτέλεσμα την πρόβλεψη μιας κατάστασης, ενός πολύπλοκου συστήματος με την πάροδο του χρόνου. Σύμφωνα όμως με ερευνητές του MIT, αυτή η μέθοδος βασίζεται σε κακή κατανόηση της φυσικής και συχνά περιέχει σφάλματα. Ακόμη και σε αντίθετες περιπτώσεις, ο τεράστιος αριθμός των αρχικών συνθηκών δημιουργεί έναν εξίσου τεράστιο αριθμό πιθανών αποτελεσμάτων, πράγμα που με μαθηματική ακρίβεια οδηγεί στην ανακρίβεια.

Αν απλώς πάρουμε στα τυφλά τις εξισώσεις και αρχίσουμε να αναζητούμε αρχικές συνθήκες που μπορεί να εξελιχθούν σε ακραίες καταστάσεις, υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα να καταλήξουμε με αρχικές καταστάσεις που είναι υπερβολικά εξωτικές, με άλλα λόγια που ποτέ δεν πρόκειται να συμβούν στον πραγματικό κόσμο. Συνεπώς, οι εξισώσεις περιέχουν περισσότερα δεδομένα από ό,τι πραγματικά χρειαζόμαστε. - Θεμιστοκλής Σαψής

Ο Έλληνας Θεμιστοκλής Σαψής που αποφοίτησε από τη 'Σχολή Ναυπηγών Μηχανικών' του ΕΜΠ το 2005 και πήρε το διδακτορικό του από το 'Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών' του MIT το 2011, εργάζεται τώρα ως αναπληρωτής Καθηγητής Μηχανικής και Ωκεανολογίας του ιδρύματος, μαζί με τον συνεργάτη του Mohammand Farazmand. Οι δυο τους, σύναψαν σχετικό δημοσίευμα στο 'Science Advances', καταφέρνοντας να δημιουργήσουν ένα αλγοριθμικό σύστημα σωστής πρόβλεψης της εμφάνισης ακραίων γεγονότων. Κάνοντας χρήση πάγιων εξισώσεων και των εκάστοτε κατά περίπτωση διαθέσιμων δεδομένων, το σύστημα έχει ως σκοπό των εντοπισμό προειδοποιητικών σημάτων μιας μαινόμενης έξαρσης, που με τη σειρά της θα μπορούσε να οδηγήσει σε ακραία γεγονότα.

Μέχρι πρότινος δεν υπήρχε κάποια μέθοδος που θα μπορούσε να εξηγήσει το πότε αυτά τα ακραία γεγονότα θα συμβαίνουν. Για την ώρα εφαρμόσαμε τη νέα μας μέθοδο σε χαοτικές ροές ρευστών, που αποτελούν στην ουσία το  "Άγιο Δισκοπότηρο" των ακραίων γεγονότων. Αν μπορούμε να προβλέψουμε που θα συμβούν αυτές, τότε ίσως θα μπορούσαμε παράλληλα να δημιουργήσουμε κάποιες στρατηγικές ελέγχου με σκοπό να τις αποφύγουμε. - Θεμιστοκλής Σαψής

Η επιτυχία πρόβλεψης του αλγορίθμου σε ένα προσομοιωμένο μοντέλο της δυναμικής των χαοτικών ρευστών αγγίζει ποσοστά που κυμαίνονται μεταξύ του 75% και 99%, ανάλογα της πολυπλοκότητας αυτών. Δεν είναι τυχαίο άλλωστε που οι ένοπλες δυνάμεις Αμερικής (Ναυτικό, Αεροπορία και Στρατός) χρηματοδοτούν το όλο εγχείρημα. Να σημειωθεί πως τα χαοτικά ρευστά βρίσκονται υπό πολλές μορφές παντού γύρω μας (από τον καπνό του τσιγάρου και τα ρεύματα του νερού στους ωκεανούς, έως την κυκλοφορία του αίματος στο σώμα).