Analisi dei dati per prevedere le frane

Un nuovo strumento software prevede i confini delle frane due settimane prima che si verifichino

ad astra
ad astra
Sep 5, 2018 · 4 min read
Il Bingham Canyon, nello Utah (USA), è una miniera di rame profonda quasi un kilometro

Gli smottamenti — masse di roccia, terra o detriti che scendono da un pendio — avvengono ovunque. L’effetto sulle comunità, sull’economia e soprattutto sulla vita può essere devastante. A Luglio, una frana in una miniera di giada in Birmania, ad esempio, è costata la vita ad almeno 27 persone.

Nelle miniere a cielo aperto, le frane sono particolarmente comuni. Nel 2013 un imponente muro di 20 metri di terra e rocce, abbastanza profondo da seppellire Central Park di New York, è crollato quando una parete del Bingham Canyon, una delle più grandi miniere di rame degli Stati Uniti, ha ceduto. Sorprendentemente, nessuno è stato ferito, grazie agli avvertimenti anticipati.
Guardando le notizie, si potrebbe pensare che tutte le frane accadono in un istante, senza motivo o preavviso. Ma non è sempre così.

In realtà, ci sono sempre degli indicatori, ma sono sottili e nessuno può prevedere con precisione quando e dove avverrà una frana. E gli avvisi tendono ad essere emessi solo con poche ore di anticipo.

Preallarme

La professoressa Antoinette Tordesillas della Scuola di Matematica e Statistica dell’Università di Melbourne e il professor Robin Batterham della Scuola di Ingegneria di Melbourne sono determinati ad estendere il periodo di preallarme da qualche ora a qualche settimana

“Vogliamo che ci sia più tempo possibile per cercare di fermare la frana, se possibile, o per evacuare le comunità, rimuovere le attrezzature e prepararsi al recupero”, dice il professor Batterham.

I ricercatori hanno sviluppato uno strumento software che utilizza la matematica applicata e l’analisi di big data per prevedere il punto in cui si verificherà una frana, con due settimane di anticipo.

Ora possiamo prevedere quando una discarica di rifiuti in un paese in via di sviluppo potrebbe rompersi, quando un edificio si creperà o le fondamenta si sposteranno, quando una diga potrebbe cedere o quando si verificherà una frana. Questo software potrebbe davvero fare la differenza”, dice il professor Batterham.

A Luglio, una slavina ha causato 27 morti in Birmania

Identificare i minimi segni

La professoressa Tordesillas spiega che ci sono sempre segnali di avvertimento che indicano un collasso o ‘cedimento’: la parte difficile è identificare quali sono.

“Queste avvertenze possono essere minime. La loro identificazione richiede una conoscenza fondamentale del cedimento a livello di microstruttura — il movimento di singoli grani di terra”, afferma.

“Naturalmente, non possiamo vedere il movimento di singoli grani in una frana o in un terremoto che si estende per chilometri, ma se possiamo identificare le proprietà che caratterizzano il cedimento su piccola scala, possiamo far luce su come il si evolve nel tempo, indipendentemente dalla dimensione della zona che stiamo osservando”.

Questi primi indizi includono modelli di movimento che cambiano nel tempo e si sincronizzano, dice il professor Tordesillas.
“All’inizio, il movimento è molto disordinato. Ma mentre ci avviciniamo al punto di fallimento — il crollo di un castello di sabbia, una crepa nel marciapiede o uno scivolamento in una miniera a cielo aperto — il movimento viene ordinato mentre punti diversi si muovono improvvisamente in modo simile.”

Estrazione di modelli nascosti

Attualmente le società minerarie utilizzano le tecnologie radar per produrre dati ad altissima risoluzione, con una precisione inferiore al millimetro, ogni sei minuti, sul movimento di superficie dei pendii. Si tratta di molti dati.

“Prendiamo queste informazioni e li trasformiamo in una rete che ci permette di estrarre i modelli nascosti di movimento e come cambiano nello spazio e nel tempo”, dice la professoressa Tordesillas.

Con informazioni così dense, il compito è impegnativo.

“In primo luogo, dobbiamo decidere quali punti, cioè le posizioni sulla superficie della montagna o della miniera, si stanno muovendo. Per ogni coppia di punti, ci si chiede se i loro movimenti di superficie sono simili. In tal caso, i punti sono collegati. Lo facciamo per ogni coppia di punti fino ad ottenere una rete”.

Le posizioni stabili si muoveranno a malapena, mentre le aree instabili si muoveranno molto.

“Man mano che ci avviciniamo sempre di più al crollo, questo modello di divisione in movimento è abbastanza chiaro nella rete”, dice il Professor Tordesillas.
“Il trucco però è quello di rilevare il più presto possibile i movimenti ordinati nella rete, quando le differenze nei movimenti sono molto sottili”.
C’è una quantità enorme di dati disponibili nelle piattaforme di monitoraggio del rischio per i pericoli naturali come le frane. Il professor Batterham afferma che il loro nuovo algoritmo consiste nel trasformare questi numeri in azioni di valutazione e gestione del rischio in grado di salvare vite umane.

“Le persone hanno molto sovrastimato la cosiddetta analisi dei dati, l’apprendimento automatico e così via”, dice.“Mentre facciamo questo tipo di cose da 40 anni, questo software sfrutta la potenza del computer e la memoria disponibile per guardare non solo il movimento della superficie, ma estrarre i modelli di dati rilevanti.”

“Siamo in grado di fare cose che 30 anni fa erano semplicemente inimmaginabili in senso matematico”.


Tradotto in Italiano. Articolo originale: Università di Melbourne


VISIONARI è un’associazione non-profit che promuove l’utilizzo responsabile di scienza e tecnologia per il miglioramento della società. Per diventare socio, partecipare ai nostri eventi e attività, o fare una donazione, visita: https://visionari.org

Seguici su Facebook e Instagram per scoprire nuovi progetti innovativi.

VISIONARI | Scienza e tecnologia al servizio delle persone

Pensare e agire fuori dagli schemi

ad astra

Written by

ad astra

Per diventare socio, partecipare ai nostri eventi e attività, o fare una donazione visita: https://visionari.org

VISIONARI | Scienza e tecnologia al servizio delle persone

Pensare e agire fuori dagli schemi

Welcome to a place where words matter. On Medium, smart voices and original ideas take center stage - with no ads in sight. Watch
Follow all the topics you care about, and we’ll deliver the best stories for you to your homepage and inbox. Explore
Get unlimited access to the best stories on Medium — and support writers while you’re at it. Just $5/month. Upgrade