מה יקרה אם עיר מרכזית בארה"ב תספוג סערה חזקה יותר מכל מה שתועד עד היום? מה נעשה אם תתרחש הצפת ענק שמתרחשת פעם במאה שנה? מה יקרה לרשת החשמל בגל חום שמעולם לא נמדד? צוות חוקרים מ־MIT פיתח אלגוריתם חדש שנועד לענות בדיוק על השאלות האלה – גם כאשר אין בנמצא נתונים מאירוע קיצון דומה שהתרחש בעבר.
"אירועים קיצוניים וחסרי תקדים שאיש לא ראה קודם"
הבעיה שהחוקרים ביקשו לפתור מוכרת היטב למתכנני ערים, חברות תשתית, ממשלות וחברות ביטוח. כדי להיערך לאסון עתידי, יש צורך להבין כיצד הוא עשוי להיראות: עד לאן תתפשט שריפה גדולה, איזה שטח ייפגע מסערה חריגה, כמה זמן יימשך גל חום קיצוני – והאם התשתיות הקיימות יוכלו לעמוד בכך.
ללמוד גם בלי לראות את האסון
המערכת שפיתחו החוקרים מכונה Extreme Event Aware, או η-learning. במקום לדרוש דוגמאות היסטוריות של אירועים קיצוניים במיוחד, היא לומדת מתוך נתונים שגרתיים יחסית – למשל מפות מזג אוויר ורישומי משקעים יומיים של אזור מסוים.
כדי לבחון את השיטה, החוקרים השתמשו ב־25 שנים של מפות משקעים שעתיות ברחבי ארצות הברית היבשתית, שאוחדו למפות יומיות. מתוך המאגר כולו חושבו נתונים סטטיסטיים על תדירותם של ערכי הגשם המרביים.
אלא שאת האלגוריתם עצמו אימנו החוקרים באמצעות מפות מהחודשים הראשונים בלבד – פרק זמן שבו הופיעו מעט מאוד, אם בכלל, דוגמאות לרמות המשקעים הקיצוניות ביותר שנרשמו לאורך 25 השנים. המערכת למדה את הקשר בין מפות ברזולוציה נמוכה לבין תמונת משקעים מפורטת יותר, ובמקביל השתמשה בנתונים הסטטיסטיים כדי לקבוע אילו ערכי קיצון עדיין נחשבים אפשריים.
כך, למשל, ניתן לבקש מהמערכת לייצר תרחיש שבו יורדת כמות גשם גבוהה יותר מכל כמות שתועדה בעבר באזור מסוים. אם השיא ההיסטורי בעיר הוא 200 מילימטרים, האלגוריתם יכול להציג תרחישים אפשריים של אירוע שבו נמדדים 300 מילימטרים – ולהראות היכן הוא עשוי להתרחש, כמה שטח יכסה ומה תהיה עוצמתו.
"אם מישהו אומר שהוא רוצה לבנות תשתיות שיוכלו לעמוד בסיכון של אירוע שמתרחש פעם במאה שנה, אנחנו יכולים לייצר אלפי אפשרויות לאופן שבו אירוע נדיר כזה עשוי להתממש", הסביר צ'אנג.
לא רק הוריקנים ושריפות
לדבריהם, אותה גישה עשויה להיות רלוונטית גם לתחומים אחרים לחלוטין, ובהם ניווט רובוטי ואף שוקי ההון. "קריסות בשווקים הפיננסיים הן אירועי קיצון שנוצרים משילוב מורכב של גורמים ומגזרים רבים", אמר צ'אנג. "מהי האינטראקציה שמובילה לקריסת שוק? זה משהו שהשיטה הזאת יכולה לחקור".
המשמעות האפשרית רחבה במיוחד עבור מערכות שנבנו בעשורים האחרונים מתוך דגש על יעילות. לדברי ספסיס, אירועי קיצון הפכו מבעיה סביבתית בלבד לסוגיה אסטרטגית: שרשרת אספקה, שוק האנרגיה או מערכת המזון עלולים להיפגע בתוך שבועות מאירוע חריג שמתחיל בנקודה אחת בעולם.
לדבריו, ככל שהמערכות הגלובליות יעילות וצפופות יותר, כך נותר בהן פחות מרווח להתמודד עם זעזועים. האפשרות להעריך את ההסתברות לאירוע שטרם התרחש ולהמחיש כיצד הוא עלול להיראות עשויה לכן להפוך לכלי חשוב בתכנון תשתיות, בהיערכות כלכלית ובחוסן הלאומי.
התרעות פיקוד העורף