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Une IA pour prédire la formation des redoutables vagues scélérates

vagues scélérates
Crédits : Mimadeo/istock

Des scientifiques ont développé une équation prédictive utilisant l’intelligence artificielle (IA) pour anticiper l’arrivée de vagues scélérates, ces monstres marins imprévisibles et dévastateurs pour les navires.

Des murs sortis de nulle part

Les vagues scélérates sont des vagues océaniques exceptionnellement grandes et soudaines capables de survenir au milieu d’une mer autrement relativement calme. Elles sont souvent beaucoup plus hautes que les vagues environnantes et peuvent prendre des marins par surprise, provoquant des dommages importants aux navires. Une théorie suggère même que ces vagues pourraient être responsables de la disparition soudaine et inexplicable de certains navires dans le Triangle des Bermudes.

Les scientifiques tentent toujours de comprendre les mécanismes exacts qui conduisent à leur formation. Plusieurs théories ont été avancées, y compris des interactions non linéaires entre les vagues, des effets de vent et des phénomènes océanographiques. Cependant, en raison de leur caractère imprévisible et rare, il est toujours difficile de recueillir des données directes. Les observations sont souvent basées sur des témoignages de marins et, plus récemment, sur des mesures effectuées par des bouées océanographiques ainsi que des instruments de surveillance.

Et si l’IA était la solution ?

En utilisant 700 ans de données sur plus d’un milliard de vagues provenant de 158 sites mondiaux, des scientifiques de l’Université de Copenhague et de l’Université de Victoria ont utilisé l’intelligence artificielle pour trouver une formule permettant de prédire l’apparition de ces monstres marins.

Plus précisément, l’équipe a utilisé des informations passées sur les vagues pour enseigner à une intelligence artificielle (IA) à reconnaître les raisons possibles de la formation de ces vagues exceptionnelles. Les chercheurs ont utilisé la régression symbolique, une méthode d’apprentissage automatique qui diffère de la simple prédiction en cela qu’elle cherche à créer une équation symbolique plutôt qu’un modèle prédictif.

Dans le contexte de l’étude sur les vagues scélérates, cela signifie que les chercheurs ne se sont pas contentés de former un modèle capable de faire des prédictions basées sur des données : ils ont également cherché à extraire une équation qui représente de manière symbolique les relations entre les variables.

Concrètement, cela pourrait ressembler à une formule mathématique qui décrit les facteurs et les interactions spécifiques contribuant à la formation des vagues scélérates.

vagues scélérates
Crédits : Mimadeo/istock

Des vagues plus fréquentes qu’on ne le pense

Au final, l’équipe aurait enregistré environ 100 000 de ces vagues dans leur ensemble de données, ce qui signifie qu’en moyenne, une vague considérée comme exceptionnellement grande se forme chaque jour dans une zone aléatoire de l’océan. Bien que toutes ces vagues ne soient pas d’une taille extrême, elles peuvent tout de même présenter un danger pour les navires.

L’étude remet également en question la perception commune de ce qui provoque les vagues scélérates. On pensait auparavant que la cause la plus courante était le vol d’énergie d’une vague par une autre. En réalité, le facteur le plus prédominant serait ce que les chercheurs appellent la « superposition linéaire ». Ce phénomène, connu depuis les années 1700, se produit lorsque deux systèmes de vagues se croisent et se renforcent mutuellement pendant une brève période de temps.

« Si deux systèmes de vagues se rencontrent en mer d’une manière qui augmente les chances de générer des crêtes élevées suivies de creux profonds, le risque de vagues extrêmement grandes apparaît. C’est une connaissance qui existe depuis 300 ans et que nous étayons désormais par des données« , notent les auteurs.

L’algorithme développé pourrait un jour permettre de prédire quand les conditions favorables à la formation de vagues scélérates seront présentes. Les compagnies maritimes, qui planifient souvent leurs itinéraires longtemps à l’avance, pourraient utiliser cette approche pour évaluer les risques et décider s’il y a une probabilité de rencontrer des vagues dangereuses. En cas de doute, elles pourraient alors opter pour des itinéraires alternatifs.