Проекты XXI века

Современные информационные технологии

Загрязнение воздуха тяжелыми металлами представляет серьезную опасность для здоровья и жизни людей. Проблемы с экологией актуальны не только для слаборазвитых стран: сложившаяся в феврале 2021 года ситуация, когда половина Европы была засыпана песком из Сахары, показала, что государственных границ для загрязнений не существует. Для контроля и мониторинга окружающей среды реализуются различные государственные и международные программы. Большинство из них направлены на определение мелкодисперсных частиц (particulate matter) и некоторых химических соединений, например CO₂. Для получения подробной информации о составе загрязнения используются методы мониторинга, основанные на отборе проб.

В рамках проекта комиссии ООН по дальнему трансграничному переносу воздушных загрязнений ICP Vegetation участники собирают образцы мха и используют различные техники, например нейтронный активационный анализ, чтобы получить данные по содержанию в воздухе тяжелых металлов, азота, стойких органических соединений и радионуклидов. Проект объединяет исследователей из 43 стран и регионов Европы и Азии. С 2014 года за координацию проекта отвечает Лаборатория нейтронной физики имени И.М.Франка. Несмотря на несомненную важность проекта ICP Vegetation, уровень принятия современных технологий и автоматизации в нем был достаточно низок, что серьезно ограничивало эффективность исследований.

В 2016 году в Лаборатории информационных технологий имени М.Г.Мещерякова началась разработка системы управления данными проекта ICP Vegetation. Изначально планировалось, что система упростит и частично автоматизирует типовые операции с данными, а также позволит оперативно создавать карты загрязнения. Со временем система эволюционировала, вбирая в себя все новые и новые технологии и подходы, и на сегодняшний день предоставляет возможности не только по анализу и управлению данных, но и по прогнозированию загрязнений. Механизм прогнозирования основан на применении машинного обучения совместно с данными дистанционного зондирования земли. Снимки различных спутниковых программ используются для получения так называемых индексов, которые выступают дополнительными данными при обучении модели и основными данными при построении прогноза. При построении локальных и региональных карт загрязнения некоторыми элементами точность моделей достигает 90-95 процентов. Развитие данного направления позволит оперативно получать информацию по экологической ситуации в определенных регионах и использовать данные для принятия организационных решений с целью нормализации ситуации.

Александр УЖИНСКИЙ, ведущий программист ЛИТ