Исследователь из Университета Цукубы использовал искусственный интеллект для реконструкции движения мантии Земли, опираясь только на данные с поверхности и современное распределение температуры. Об этом сообщает Phys.
Мантия — это массивный слой между корой и ядром, который составляет более 80% объема планеты. Её вещество движется очень медленно, всего на несколько сантиметров в год, но именно это движение определяет тектонику плит, землетрясения и вулканизм. Однако учёные не могут непосредственно наблюдать процессы в глубоких слоях, поэтому вынуждены восстанавливать их по косвенным признакам.
В новом исследовании применена физически информированная нейронная сеть (PINN), которая, в отличие от классических моделей машинного обучения, учитывает фундаментальные физические законы — уравнения переноса тепла и движения вещества. Это позволяет объединить различные типы геофизических данных в единую модель, даже если часть информации недоступна.
На первом этапе исследователь проверял метод на компьютерных симуляциях двумерной тепловой конвекции. Модели предоставляли только искусственно созданные наблюдения движения у поверхности и современное температурное распределение, но не давали сведений о прошлых температурах или движении в глубоких слоях. Несмотря на это, ИИ удалось с высокой точностью восстановить скрытые параметры, используя лишь косвенные признаки.
«Модель смогла реконструировать процессы, которые непосредственно наблюдать невозможно», — говорится в сообщении Phys.
Такой подход может стать ключевым для изучения истории мантии, поскольку традиционные методы ограничены отсутствием прямых наблюдений. Если алгоритм покажет эффективность и на реальных геофизических данных, это поможет учёным лучше понять, как изменялись недра планеты в течение геологического времени.