Как предсказать наводнение на реке, где нет датчиков ✛
В диспетчерской, где каждый ручей имеет свой пульт, раньше горели лампочки лишь там, где стояли датчики. Остальные реки были тёмными. Теперь можно включить свет на всех пультах сразу.
Модель работает как гибрид. Нейросети подбирают настройки для физических законов, а не угадывают воду напрямую. Это как если бы вы доверили компьютеру подобрать диаметр трубы и шероховатость стенок, а дальше всё считается по правилам гидравлики. Сначала долгая суточная часть накапливает снег и влагу, потом быстрая почасовая следит за каждым ливнем. Вода стекает по цифровой карте рек, и модель выдаёт расход для каждого из 800 000 участков каждый час.
Теперь в диспетчерской горят все лампочки. Даже на малой протоке, где никогда не было датчика, можно заранее увидеть подъём воды. Это значит, что предупреждение придёт вовремя и людям хватит времени уйти от беды.
Обучение всей модели для континентальной части США заняло около пяти дней на одном графическом процессоре A100, а симуляция 10 лет почасового стока для более чем 800 000 участков рек — всего около четырёх часов на том же GPU. Это на порядки быстрее, чем традиционная калибровка распределённых моделей, которая могла занимать годы.
В романе Кима Стэнли Робинсона «Министерство будущего» описана глобальная система прогнозирования климатических катастроф, которая предупреждает о наводнениях за часы до удара. Модель δHBV2.0MTS-MC — шаг к такой системе: она покрывает всю речную сеть страны и выдаёт прогноз каждый час, что позволяет предупреждать о внезапных паводках в ненаблюдаемых местах.