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科学探索：新算法追踪海面漂浮物
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科学探索：新算法追踪海面漂浮物
海水的运动可以用被称为“速度场”的数学形式表示，速度场描述了水面上每一点的速度和方向。发表于《自然·通讯》杂志的研究显示，新算法在该领域常用预测模型的基础上加入海浪的数据后，发现了牵引力比平均水平高出至少30%的特殊区域。虽然在水中不可见，但每个瞬态吸引剖面都可以在地图上画成100~1000米长的曲线。随着海面条件的变化，瞬态吸引剖面移动得很慢，足以拖拽物体，这一切就像在桌子下面移动的磁铁可以拖拽桌子上的金属物体一样。
图片来源：Pixabay
由美国哈佛大学的马蒂亚·塞拉（Mattia Serra）领导的团队实地测试了这种方法，他们把人体模型扔进了马萨诸塞州玛莎葡萄园岛南部汹涌的海水中。每个人体模型都沿着不同的轨迹漂移，但正如算法预测的那样，“最终，它们都聚集在同一个瞬态吸引剖面上。”塞拉说。这些初步的测试是在靠近海岸的地方进行的，但是利用相同的数学方法推算，可以发现在开阔海面上依然存在瞬态吸引剖面。
美国密特隆公司（Metron，一家科学顾问公司）的研究员、美国海岸警卫队标准搜救协议的首席设计师劳伦斯·斯通（Lawrence Stone，并未参与这项研究）对这些“非常迷人、令人印象深刻的研究成果”表示欣赏。斯通说：“这项研究正好涉及到我们感兴趣的事情，是一项很好的科学研究，而且站得住脚。我们用得上这种新算法。”
图片来源：Pixabay
斯通强调，这种预测瞬态吸引剖面的新算法是对现有模型的补充，而不是为了取代后者。海岸警卫队表示，他们正在努力将瞬态吸引剖面的预测曲线纳入其预测地图。在接下来的研究中，塞拉和他的同事们希望将风和浮力的影响因素考虑在内，以提高其算法预测结果的准确性。
撰文：斯科特•赫什伯格（Scott Hershberger）
翻译：施怿
引进来源：环球科学
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图片来源：Pixabay
当海上有船只沉没或失踪时，搜救队往往需要利用计算机模型来反推应该从哪里开始寻找幸存者。目前的常用模型综合了来自卫星和离岸传感器的数据，可以预测漂浮物的移动路径，从而绘制出最有可能发现目标物的区域地图。如果前几次搜索不成功，模型还会综合失败的经验更新之后的预测结果。现在，数学家团队开发了一种新算法，能够预测在搜索的前3小时中漂浮物的位置变化。不同于模拟失踪物的轨迹，这种方法能在水中找到一种名为瞬态吸引剖面（TRAPs）的区域，在这样的区域中，洋流和海浪共同作用牵引附近的物体。在搜救行动的最初几小时中，这些此前从未被纳入考虑的“牵引因素”可能在挽救生命时扮演了至关重要的角色。海水的运动可以用被称为“速度场”的数学形式表示，速度场描述了水面上每一点的速度和方向。发表于《自然·通讯》杂志的研究显示，新算法在该领域常用预测模型的基础上加入海浪的数据后，发现了牵引力比平均水平高出至少30%的特殊区域。虽然在水中不可见，但每个瞬态吸引剖面都可以在地图上画成100~1000米长的曲线。随着海面条件的变化，瞬态吸引剖面移动得很慢，足以拖拽物体，这一切就像在桌子下面移动的磁铁可以拖拽桌子上的金属物体一样。
图片来源：Pixabay
由美国哈佛大学的马蒂亚·塞拉（Mattia Serra）领导的团队实地测试了这种方法，他们把人体模型扔进了马萨诸塞州玛莎葡萄园岛南部汹涌的海水中。每个人体模型都沿着不同的轨迹漂移，但正如算法预测的那样，“最终，它们都聚集在同一个瞬态吸引剖面上。”塞拉说。这些初步的测试是在靠近海岸的地方进行的，但是利用相同的数学方法推算，可以发现在开阔海面上依然存在瞬态吸引剖面。
美国密特隆公司（Metron，一家科学顾问公司）的研究员、美国海岸警卫队标准搜救协议的首席设计师劳伦斯·斯通（Lawrence Stone，并未参与这项研究）对这些“非常迷人、令人印象深刻的研究成果”表示欣赏。斯通说：“这项研究正好涉及到我们感兴趣的事情，是一项很好的科学研究，而且站得住脚。我们用得上这种新算法。”
图片来源：Pixabay
斯通强调，这种预测瞬态吸引剖面的新算法是对现有模型的补充，而不是为了取代后者。海岸警卫队表示，他们正在努力将瞬态吸引剖面的预测曲线纳入其预测地图。在接下来的研究中，塞拉和他的同事们希望将风和浮力的影响因素考虑在内，以提高其算法预测结果的准确性。
撰文：斯科特•赫什伯格（Scott Hershberger）
翻译：施怿
引进来源：环球科学
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