Искусственные облака изменят климат сильнее углекислого газа
Ученые из Германского центра авиации и космонавтики (DLR) утверждают, что белые полосы, которые оставляют самолеты в воздухе, и образованные ими облака влияют на повышение глобальной температуры в большей степени, чем выбросы CO2 в атмосферу. По их прогнозам, влияние искусственных облаков на климат может утроиться в ближайшие десятилетия.
Ученых серьезно беспокоят белые полосы и образующиеся от них перистые облака, которые создаются на высоте около восьми километров. Водяной пар и сажа из выхлопных газов самолета попадают в холодный воздух, что приводит к ледяным облакам. Препятствуя излучению тепла в космос, они создают парниковый эффект, пишут Лиза Бок и Ульрике Буркхардт из института физики атмосферы DLR в журнале Atmospheric Chemistry and Physics.
Согласно их расчетам, облака, образованные в результате следов, будут оказывать в три раза большее влияние на климат в 2050 году, чем в 2006 году.
Основной причиной этого является воздушное движение, которое, по прогнозам, увеличится в четыре раза к 2050 году.
Бок и Буркхардт сделали акцент в работе на то, как инверсионные следы изменяют радиационный баланс Земли. Основываясь на данных, сколько энергии Земля поглощает от Солнца и сколько тепла затем излучается обратно в космос, они пришли к неутешительному выводу: вклад ледяных следов от самолетов в радиационный баланс вырастет с 50 милливатт на квадратный метр в 2006 году до 180 милливатт на квадратный метр в 2050 году. Таким образом, он растет быстрее, чем выброс CO2 от воздушного движения.
По словам Буркхардт, даже если кажется, что следы распались, ледяные кристаллы могут сохраняться в облаках. Спутниковые снимки иногда показывали огромное скопление таких следов.
Но у исследователей есть некоторая надежда на то, что часть проблемы может решить появление альтернативных видов топлива. Оно повлияет как на выбросы углекислого газа, так и на свойства инверсионного следа.
Если в выхлопе содержится меньше сажи, значит, меньше кристаллов льда образуется в следе. Но содержание сажи должно быть уменьшено более чем на 50%, говорится в работе.
как создание искусственных облаков изменит сельское хозяйство Китая — РТ на русском
В КНР стартовал самый масштабный в мире проект по созданию искусственных облаков. Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация установила в предгорье Тибета систему устройств, которые образуют грозовые тучи. Предполагается, что выпавшие осадки поднимут уровень воды в реках, в результате чего удастся оросить 1,6 млн квадратных километров посевных полей. По мнению российских экспертов, технология управления дождём никогда не использовалась для столь огромных территорий, поэтому предсказать последствия её применения сложно. Как эксперимент учёных из Поднебесной может повлиять на климат — в материале RT.
Небесная река
Китайская аэрокосмическая научно-техническая корпорация установила десятки тысяч горелок у подножья хребтов Тибетского нагорья на высоте пяти километров над уровнем моря.
Устройства будут сжигать химическое топливо, выпуская в воздух частички йодида серебра. Вещество будет конденсировать водяной пар, образуя тучи. Предполагается, что выпавшие в результате осадки поднимут уровень воды в реках, благодаря чему удастся оросить 1,6 млн кв. км посевных полей. По словам разработчиков, ожидаемые 10 млрд тонн «дополнительных» осадков в год эквивалентны 7% от общего количества потребляемой в Китае питьевой воды.
«Искусственный дождь, который прольётся над Тибетом, поможет решить давнюю проблему засухи, из-за которой страдает урожай. А метеорологические спутники, подключённые к компьютерной сети, позволят учёным контролировать процесс образования облаков», — сообщил глава Китайской аэрокосмической научно-технической корпорации Ли Фанпей.
- Горелка для создания искусственных облаков
- © Maduo County Government
Создание и установка каждой горелки обошлись в $8 тыс.
По словам заведующего отделом физики облаков и активных воздействий ФГБУ «ЦАО» Баграта Данеляна, это сумма достаточно небольшая для выполнения поставленных задач.
«Использование таких наземных генераторов обойдётся дешевле, чем, например, прокладывание к полям труб, по которым течёт вода. Если регион испытывает нехватку воды, то решить проблему поможет либо её закупка, либо использование самолётов, которые будут обрабатывать подходящие облака, чтобы пошёл дождь. Но оба способа являются дорогостоящими и экономически неэффективными. Поэтому китайцы обратились к наиболее дешёвому методу получения дополнительной влаги из облаков», — отметил в беседе с RT Данелян.
Новая и самая масштабная программа по созданию искусственного дождя является продолжением проекта «Небесная река», запущенного в Китае в 2016 году. За два года специалисты успешно испытали работу 500 горелок, установленных в горных районах Тибета и Синьцзяна. В ходе эксперимента образовались дождевые тучи, покрывшие территорию площадью 5 кв.
км.
Если более масштабный план окажется успешным, то 10 «лишних» млрд тонн осадков помогут Китаю осуществить проект «Водоснабжение от Юга к Северу». Осадки, попавшие в протекающую на юге страны реку Янцзы, расположенную у подножья гор, достигнут в конечном счёте севера Китая — реки Хуанхэ, снабдив, таким образом, водой все регионы Поднебесной.
Поднебесный масштаб
По мнению российских учёных, технология, которая позволяет с помощью определённых веществ провоцировать конденсацию водяных капель, их рост и выпадение осадков, не является инновационной.
«Йодид серебра — это достаточно стандартный реактив, который вызывает осадки из облачной влаги. Опыты по управлению дождями с использованием йодида серебра проводились во многих странах, в том числе в СССР, с середины XX века. Но, конечно, это были не столь масштабные проекты», — сообщил в беседе с RT заместитель директора главной геофизической обсерватории имени Воейкова Сергей Чичерин.
Солидарен с учёным его коллега, заместитель директора Института глобального климата и экологии Сергей Семёнов.
«Давно известен способ активного воздействия на осадки. Если, например, к Москве в день праздника приближается атмосферный фронт, из которого, предположительно, прольётся дождь, то в облака пускают определённые реагенты. Это способствует преждевременному образованию капель, и дождь проливается на некотором расстоянии от Москвы. Поэтому китайцы взяли за основу уже давно известную технологию. Пока не вполне ясно, удастся ли им осуществить идею в таких масштабах и контролировать весь процесс или же возникнут какие-то неожиданные последствия. Но нет никаких видимых препятствий для управления погодой и, в частности, дождём», — отметил в интервью RT Семёнов.
По мнению Данеляна, наземные генераторы, которые создают искусственные кристаллизованные ядра на основе йодистого серебра, известны давно. Однако их работу не проверяли на столь больших территориях.
По мнению учёного, в горной и предгорной части такая система должна работать эффективно.
Однако, по мнению экспертов, не исключён неконтролируемый сход ливневых вод с гор, что может привести к подтоплению отдельных территорий и даже к наводнениям, которые в последнее время не раз наблюдались в Поднебесной.
Также собеседники RT отметили, что, вопреки распространённым слухам, подобные манипуляции с погодой никак не сказываются на здоровье людей.
как геоинженеры борются с загрязнением воздуха
Загрязнение воздуха в 2018 году стало причиной 8,8 млн случаев ранней смертности во всем мире — это почти вдвое больше, чем число людей, умерших от ВИЧ, малярии и туберкулеза, в четыре раза больше, чем погибло в авариях. Химические загрязнители и частицы, способные проникать через биологические барьеры, убивают больше людей, чем курение табака. С 2016 года число смертей по этой причине выросло на 2,3 млн.
Почти половина ранних смертей связана с приготовлением пищи в печах и с использованием твердого топлива — такие случаи характерны для бедных стран и регионов.
Однако вторая половина приходится на загрязнение, причиной которого становятся транспорт, работа промышленных предприятий и электростанций, строительство зданий и отопление.
Ситуация постоянно ухудшается, поскольку население мира растет и в недалеком будущем может увеличиться до 9 млрд человек. Это, в свою очередь, приводит к росту городов, увеличению числа автомобилей и промышленных предприятий.
Проблемы с экологией не ограничиваются активно развивающими странами Азии — Индией и Китаем. По оценке экспертов, загрязнение воздуха станет причиной смерти 800 тыс. европейцев по итогам 2019 года, а в целом по миру этот показатель составит около 9 млн смертей в год и будет постоянно расти.
Индия входит в число стран, «лидирующих» по темпам роста уровня загрязнения воздуха. Фото: ShutterstockПринято считать, что загрязнение воздуха приводит к различным респираторным заболеваниям. Однако оно также становится причиной поражения сердечно-сосудистой системы — такие заболевания приводят к вдвое большему числу смертей, чем респираторные.
Основная причина — микроскопические частицы пыли, которые проникают через системы защиты организма и даже через биологические барьеры.
Сажа, соли и тяжелые металлы
Взвешенная пыль — сухая или влажная — разных размеров присутствует даже в самом чистом воздухе. В крупных городах или районах вблизи промышленных предприятий чаще встречается мелкая пыль — частицы PM 2.5, диаметр которых составляет менее 2,5 мкм (менее 3% толщины человеческого волоса).
Наряду с более крупными частицами (например, PM 10) PM 2.5 могут иметь разный химический состав — от углерода и сажи до солей и тяжелых металлов. В разных городах состав частиц разный и зависит от веществ, которые активнее всего выбрасываются в воздух.
Благодаря крайне малому размеру такие частицы минуют нос и рот и проникают в кровеносную систему, поражая легкие и сердечно-сосудистую систему. Высокая концентрация частиц размером с несколько микронов в воздухе приводит к появлению смога и вызывает хронические заболевания, среди которых — астма, бронхит и сердечная недостаточность.
Химические загрязнители
Помимо мелких частиц пыли, существуют первичные химические загрязнители, причиной появления которых в воздухе стала деятельность человека. К ним относится диоксид серы — вещество, выделяющееся как при извержении вулканов, так и при сжигании ископаемого топлива. При попадании в атмосферу вещество соединяется с оксидом азота и выпадает в виде кислотного дождя.
Смог — нередкое явление в крупных городах — вызывает целый «букет» респираторных заболеваний. Фото: ShutterstockК опасным загрязнителям относятся и летучие органические вещества (ЛОС), которые входят в состав многих промышленных и потребительских товаров. В их числе — краски, клеи, чистящие средства и средства личной гигиены. Исследователи считают, что эти продукты становятся доминирующим загрязнителем по мере того, как люди отказываются от бензиновых и дизельных автомобилей в пользу электрокаров.
Наиболее опасными для здоровья являются неметановые ЛОС. Повышение концентрации бензола, толуола и ксилола в воздухе может привести к лейкемии и другим опасным заболеваниям.
Метановые ЛОС являются чрезвычайно эффективными парниковыми газами, которые разрушают озоновый слой и ускоряют повышение глобальной температуры.
Третий наиболее опасный химический загрязнитель — аммиак, который широко используется в сельскохозяйственных удобрениях, а также для синтеза фармацевтических препаратов. Следствием вдыхания аммиака в больших дозах являются токсический отек легких, тяжелые поражения нервной системы и потеря зрения.
Как дождь может очистить воздух
Очистка воздуха от загрязнения — длительный процесс. Особенно для достижения окончательного результата, в котором требуется выполнение условия Парижского соглашения по климату. Но частицы PM 2.5, PM 10 и химические загрязнители уже оказывают слишком сильное влияние на здоровье людей, и правительства пытаются предпринять меры по снижению этого влияния.
Один из способов — засев облаков.
Эта концепция была предложена химиком Винсентом Шефером в 1946 году. Ученый обнаружил, что ядра конденсации облаков, крошечные частицы, вокруг которых образуется вода, могут быть получены искусственно. Шефер экспериментировал с сухим льдом, но в более поздних экспериментах использовались самолеты, которые распыляли различные химические соединения на высоте формирования облаков, чтобы контролировать осадки. Например, к засеву облаков в 1960-х годах прибегали американские военные, пытаясь продлить сезон муссонов во Вьетнаме и выиграть войну.
Ученые полагают, что искусственный дождь позволит снизить концентрацию вредных веществ в воздухе — капли дождя должны собирать пыль и химические элементы и прибить их к земле.
Первый эксперимент по очистке воздуха в Китае с помощью засева облаков провело правительство Южной Кореи. С Желтого моря периодически дуют китайские ветры на Сеул, перенося сильно загрязненный воздух из Китая. Правительство Южной Кореи обвиняет Китай в превышении мелких частиц (PM2.
5) в атмосфере, которые постепенно переходят и на территорию Южной Кореи.
Исследователи распылили в атмосфере раствор на основе иодида серебра — планировалось, что капли воды конденсируются вокруг тяжелых частиц и выпадут на землю в виде осадков. Это в результате должно было помочь справиться с загрязнением воздуха и смогом. Однако эксперимент не удался — образовавшийся дождь оказался слишком слабым и шел всего несколько минут.
Корея уже предложила Китаю присоединиться к инициативе — до сих пор правительство последнего боролось с загрязнением воздуха только малоэффективными методами: например, с помощью наземных водяных пушек. С другой стороны, у Китая есть опыт в засеве облаков — власти прибегали к этому методу в 2008 году для предотвращения осадков во время Олимпиады в Пекине.
Сейчас Китай проводит собственный эксперимент по очистке воздуха. В городе Сиань строится гигантский фильтр размером с трубу крупного завода, который, как ожидается, позволит снизить концентрацию частиц PM 2.
5 на 15% в радиусе 10 кв. км.
В Гонконге уже запущен 3,7-километровый туннель, оснащенный самой большой в мире системой по очистке воздуха. Она позволяет обрабатывать до 5,4 млн куб. м выхлопных газов в час.
Загрязненный мелкими частицами воздух из Китая проникает и в соседние государства. Фото: ShutterstockВласти Бангкока в январе 2018 года тоже пытались бороться со смогом, окутывающим город, с помощью засева облаков иодидом серебра и полива воздушного пространства над городом водой с беспилотников. Ни одна из этих попыток справиться с загрязнением не принесла ощутимых результатов.
Что дальше?
Несмотря на усилия по очистке воздуха, все они выглядят либо слишком локальными, либо малоэффективными. Для эффективной борьбы с загрязнением людям придется изменить свои привычки — в первую очередь, отказаться от ежедневного использования автомобилей с бензиновыми и дизельными двигателями.
Чтобы снизить загрязнение воздуха, нужно отказаться от личного транспорта.
Некоторые страны Европы уже установили срок, к которому все их жители должны перейти на электромобили. Однако усилий отдельно взятых стран для очищения воздуха недостаточно — и другим государствам, и отдельно взятым гражданам стоит последовать их примеру.
Искусственный интеллект и облака
Многие знают, что интернет-сервисы, такие как разнообразные голосовые ассистенты, обработка фотографий при помощи нейросетей, навигация, перевод текстов и многое другое, были бы невозможны без использования алгоритмов искусственного интеллекта (ИИ). Но далеко не все знают, насколько современные ИИ-сервисы зависят от облачных технологий. Причём по мере роста сложности ИИ-алгоритмов эта зависимость только возрастает.
Разработка, обучение и внедрение программных моделей (нейросетей) с каждым годом всё больше и больше мигрируют в облако. А если использующиеся в них алгоритмы действительно сложны, то и вычисления, необходимые для работы нейросети, так называемый инференс, часто производятся на высокопроизводительных облачных серверах.
То есть на смартфон или компьютер пользователя приходит уже готовый результат.
По данным аналитиков, уже в 2018 году около 58% компаний, использующих технологии искусственного интеллекта, применяли облачные сервисы, а к концу прошлого года этот показатель мог вырасти до 87%. Очевидно, что компании, которые запускают крупномасштабные проекты искусственного интеллекта, как правило, делают это в партнёрстве с поставщиком облачных вычислений.
Экономические преимущества
Ещё около 10 лет назад запуск моделей машинного обучения стоил действительно дорого. Необходимо было нести серьёзные капзатраты на приобретение, эксплуатацию и обслуживание компьютерного оборудования. Обучение ИИ-моделей требует большой вычислительной мощности, и если у вас нет достаточных ИТ-ресурсов, то модель будет обучаться очень медленно.
Таким образом, разработчики стояли перед выбором: быстро обучить модель, но при этом потратить впечатляющую сумму на покупку и настройку серверов, которые будут простаивать после обучения, или сэкономить на аппаратном обеспечении, но обучать нейросеть очень медленно.
Благодаря облачным технологиям появилась возможность экономить деньги, но при этом не терять в скорости. Во время обучения моделей задействуют значительные виртуальные облачные вычислительные мощности, но сразу по завершении процесса можно отключить ненужные ресурсы при помощи простого нажатия кнопки и перестать платить за них. Теперь не только компании, которые исторически инвестировали в центры обработки данных, но и бизнес, далёкий от ИТ-индустрии, и небольшие стартапы могут обучать ИИ-модели.
Что касается хранения данных, то и здесь облачные сервисы оказались незаменимы. Есть модели, которым требуется действительно большие дата-сеты. Благодаря облачным хранилищам данных компании экономят на капитальных и эксплуатационных расходах.
Высокая скорость разработки
Для создания решения с использованием машинного или глубокого обучения требуется несколько шагов: создание модели; подготовка наборов данных; модельное обучение на этих наборах; оценка производительности моделей; «дообучение» моделей для достижения наилучших результатов.
Каждый из этих шагов может занять много времени и потребовать от специалистов по анализу данных принимать не одно, а несколько решений. Облачные сервисы для разработки искусственного интеллекта ускоряют этот процесс: они могут сами выбрать наиболее надёжную модель и настроить её быстрее, чем люди.
Сегодня из-за достаточно жёсткой конкуренции между облачными провайдерами на рынке появилось множество решений, которые способствуют и ускоряют развитие ИИ для различных задач. Одним из самых новых и передовых среди подобных сервисов является ML Space от SberCloud.
ML Space — облачная платформа полного цикла разработки и реализации AI-сервисов. Она позволяет ускорить, оптимизировать и упростить процессы обучения моделей, препроцессинга данных и развёртывания моделей на высокопроизводительной инфраструктуре (до 1000+ GPU) для последующего внедрения их в микросервисы, функции и приложения. ML Space — это единственная в мире облачная платформа, позволяющая обучать ИИ-модель более чем на 1000 графических процессоров (GPU).
Платформа построена на модульной архитектуре, позволяющей дополнять её различными возможностями с помощью новых модулей. На сегодняшний день ML Space превосходит многие зарубежные аналоги по целому ряду своих функциональных возможностей. При этом сервисы ML Space предлагаются по более низким ценам. С точки зрения всех возможностей ML Space и стоимости её сервисов (так называемое соотношение цена/качество) — это сегодня абсолютно топовый продукт.
Конкуренция на рынке облачных услуг вынуждает провайдеров инвестировать не только в программные, но и аппаратные решения. Среди основных направлений — применение процессоров и сопроцессоров, «заточенных» на вычисления в области машинного обучения.
ML Space, например, задействует вычислительные мощности самого мощного в России суперкомпьютера «Кристофари», построенного нами специально для работы с искусственным интеллектом. Облачная архитектура ML Space позволяет использовать «Кристофари» фактически из любой точки мира. А ведь ещё несколько лет назад такая вычислительная инфраструктура была доступна только большим корпорациям и исследовательским центрам.
Облачный подход очень сильно, можно сказать, радикально демократизировал и ускорил работу с ИИ.
Сегодня в контексте искусственного интеллекта можно говорить о любом предприятии и любой отрасли, а не только о крупнейших ИТ-гигантах.
Новые вызовы
В будущем многие компании наверняка столкнутся с проблемой обучения сотрудников — менеджеров и специалистов — работе с продуктами на основе ИИ. Есть определённая сложность и в доверии к таким решениям: обычно люди чувствуют себя некомфортно, когда не понимают, как было принято решение, а нейросети — это своего рода «чёрный ящик». Зачастую объяснить все нюансы работы нейросети не могут даже её создатели.
Решить проблему нехватки data-science-компетенций способны облачные ИИ-решения «под ключ». Благодаря им даже сложные продукты становятся доступны для использования практически всем. Именно так работает наша платформа ML Space. Её модуль AutoML, созданный на основе open-source-технологии LAMA от Лаборатории искусственного интеллекта Сбера, позволяет автоматизировать процесс построения ИИ-моделей.
Причём для использования модуля AutoML необязательно быть опытным специалистом по работе с данными — необходимо лишь выбрать дата-сет, определить вычислительные ресурсы и поставить задачу.
Также нельзя не отметить проблему с регуляторами, так как когда речь идёт об ИИ, то в части защиты конфиденциальности данных возникает достаточно много вопросов. В частности, крупнейшие технологические компании США — Apple, IBM, Amazon, Microsoft — ограничили использование распознавания лиц в своих продуктах.
Подводя итог, становится очевидным, что обществу и бизнесу во всём мире совместно предстоит разработка норм использования искусственного интеллекта. Когда правила хранения и использования персональных данных для ИИ вступят в силу в разных странах, бизнес-модель облачных провайдеров позволит им стать одними из первых, кто получит соответствующие сертификаты, что однозначно облегчит работу с ИИ для остальных компаний из любых сфер деятельности.
Америка на пути в цифровые облака / Реалии / Независимая газета
Джозеф Байден продолжит интенсифицировать исследования в сфере машинного разума.
Менее чем за два года после опубликования Белым домом указа «Сохранение лидерства США в области искусственного интеллекта» темпы роста бюджетов федеральных ведомств и контрактные обязательства по расходам на ИИ и машинное обучение резко возросли. Об этом говорится в докладе подразделения Промышленной группы «Блумберг» под названием «Блумберг правительство». Оно предоставляет инструментарий, новости и аналитику для специалистов по подготовке решений и рекомендаций федеральному правительству. Доклад традиционно озаглавлен «2021 финансовый год. Блокнот государственных контрактов».
Предсказания экспертов
По прогнозам составителей доклада, в 2021 году Вашингтон инвестирует более 6 млрд долл. в научно-исследовательские и опытно-конструкторские проекты в сфере искусственного интеллекта. А уже принятые контрактные обязательства вырастут до 3 млрд – почти на 50% по сравнению с прошлым годом.
В развитии систем ИИ заинтересованы как гражданские ведомства, так и Министерство обороны. Центр передового опыта ИИ Администрации общих служб (самостоятельное управление в составе правительства) и Объединенный центр искусственного интеллекта Пентагона (ОЦИИ) всеми мерами пытаются ускорить принятие правительством этих технологий. Другие организации, такие как Министерство энергетики и Министерство по делам ветеранов, также открыли свои собственные исследовательские центы по ИИ.
В докладе говорится, что число «инициатив, связанных с развитием технологий ИИ, будет постоянно расти». Недавно принятый Конгрессом закон «О национальной обороне на 2021 финансовый год» (NDAA) предусматривает выделение средств на реализацию инициатив МО в области ИИ. 137 млн долл. выделят ОЦИИ, который также получил новые полномочия на приобретение соответствующих систем. Как указывается в пояснительной записке к закону, он обеспечивает «поддержку деятельности МО по ИИ, направленную на повышение организационной доступности и эффективности проведения военных операций».
Для повышения эффективности контроля законодатели поручили ОЦИИ до конца апреля предоставить комитетам по обороне Палаты представителей и Сената перечень всех мероприятий МО по ИИ, включая ассигнования на каждую программу, планируемые ассигнования на будущие годы, сведения о академических и промышленных исполнителях контрактов, а также об исследовательских организациях и фирмах, которым будут предаваться заказы.
Специалисты полагают, что Джозеф Байден, вступивший в должность президента 20 января, будет и дальше предпринимать усилия по развитию и внедрению этих технологий. Тем более что в письменном ответе на вопросник Ассоциации военных офицеров Америки во время президентской кампании он написал: «Мы должны сделать разумные инвестиции в технологии и инновации, в том числе в беспилотные системы и искусственный интеллект, для противодействия будущим угрозам».
Рекомендации Байдену
В конце января Алекс Энглер, эксперт по ИИ Института Брукинса, опубликовал исследование, где были сформулированы наиболее целесообразные и вероятные направления деятельности администрации Байдена по развитию интеллектуальных машин.
Их вполне можно считать рекомендациями президенту и его команде.
Как отмечает ученый, 2021 год обещает стать важным периодом для развития технологий, программных и аппаратных средств ИИ. Предыдущей администрации удалось добиться выделения сотен миллионов долларов на финансирование исследований по ИИ и обеспечить формализацию федеральной практики по созданию технологий в этой сфере. Новый президент продолжит действовать в том же направлении. Его приверженцы уже приступили к разработке указаний по использованию и контролю технологий ИИ.
Помимо увеличения расходов на ИИ, Конгресс также поручил Белому дому создать новый национальный офис инициативы ИИ для организации разработок. Все это происходит на фоне разработки Европейской комиссией закона «О цифровых услугах», который должен обеспечить надзор за тем, как интернет-платформы используют ИИ. Весной ЕК готова предложить комплексный подход к обеспечению гарантий контроля ИИ. Так что 2021 год станет переломным моментом и для формирования политики в области ИИ.
17 ноября 2020 года Контрольно-финансовое управление (OMB) Конгресса опубликовало руководство для федеральных ведомств, где указывалось, как частный сектор должен осуществлять регулирование использования ИИ. В этом документе сформулированы общие принципы надзора за использованием ИИ. Крайне важен тот факт, подчеркивает Энглер, что OMB обязывает федеральные ведомства к 17 мая 2021 года представить планы по обеспечению соблюдения его требований. Эти планы должны включать полномочия ведомств по использованию приложений ИИ, сбор информации об этом процессе, предполагаемые нормативные барьеры для инноваций ИИ и планируемые регулирующие действия. Эта информация может оказаться весьма полезной для администрации Байдена при рассмотрении вопросов эффективного регулирования ИИ. А также может сыграть определенную роль в последующих шагах специалистов в данном направлении.
Существенные законодательные изменения в сфере надзора за ИИ, по мнению ученого, маловероятны и в ближайшем будущем.
Некоторые правила должны быть адаптированы для безопасности потребителей: например, для автономных транспортных средств (Министерством транспорта) и медицинских устройств с ИИ (Управлением по контролю за продуктами питания и лекарствами). Другие случаи требуют новых правил – в том числе в комиссии по равным возможностям по трудоустройству для обеспечения соблюдения антидискриминационных законов о системах найма персонала с помощью ИИ и т.д. При отсутствии общих законодательных норм по ИИ ведомственные меры, сформулированные ОМB, позволят сформировать будущие рамки контроля применения ИИ.
В соответствии с NDAA Конгресс создал Управление национальной инициативы по ИИ (National AI Initiative Office) для координации использования машинного разума на федеральном уровне. Это управление должно быть укомплектовано специалистами.
Если президент Байден вернется к модели, действовавшей во времена Обамы, указывает Энглер, то аппарат директора по технологиям сможет взять на себя более широкий спектр проектов, предоставив новому Управлению национальной инициативы по ИИ руководить соответствующими проектами.
Такая координация действий выглядит весьма полезной. Об этом свидетельствуют потоки финансирования различных ведомств в области ИИ, таких как Национальный научный фонд (NSF, ННФ), Министерство энергетики (DOE), Национальное управление океанических и атмосферных исследований (National Oceanic and Atmospheric Administration). А также финансирование структур, связанных с МО, – например, ДАРПА и корпорация РЭНД.
Кроме того, соответствующие ведомства и структуры получат безусловную выгоду от централизованного управления специалистами, которые смогут оказать помощь в надежном и прозрачном применении ИИ. Новая структура будет обладать широким спектром возможностей для обмена знаниями и налаживания сотрудничества между различными учреждениями.
Впереди Конгресса
В 2020 году ННФ объявил о выделении 140 млн долл. для финансирования семи новых исследовательских институтов по развитию технологий ИИ в университетах США. Кроме того, фонд запустил процесс выдачи грантов на сумму 160 млн долл. для восьми дополнительных институтов ИИ в текущем году. В течение пяти лет финансирование сети национальных институтов ИИ обойдется в 300 млн долл. Это означает, отмечает ученый, что ННФ идет впереди Конгресса, который санкционировал создание такой сети только в последнем NDAA. Сеть исследовательских организаций фонда будет охватывать широкий спектр исследований, начиная с моделирования климата и кончая основами машинного обучения.
На финансирование работ по ИИ в 2021 году ННФ запросил 868 млн долл. И требует от Конгресса потратить по крайней мере столько же средств, сколько было израсходовано в 2020 году (около 500 млн). Это чуть больше 10% от суммарного бюджета фонда на 2021 год, объем которого составляет 8,5 млрд. Но эту цифру, подчеркивает Энглер, следует трактовать осторожно, поскольку в нее входят все финансируемые ННФ научно-исследовательские работы, в рамках которых так или иначе используется ИИ, а не только непосредственно связанные с этой технологией. Эти работы включают в себя многие компьютерные и инженерные проекты, вплоть до социальных наук.
Фонд предусматривает финансирование образования специалистов, развитие рабочей силы, а также доступ к данным и вычислениям (таким, например, как программа CloudBank, которая позволяет получателям грантов более эффективно использовать облачные сервисы). Внимательное изучение бюджетных запросов показывает, что фундаментальные исследования в области ИИ, включая результаты работ в области компьютерного зрения и обработки естественного языка, в 2021 году могут увеличиться лишь на десятки, а не на сотни миллионов долларов.
Таким образом, методология определения расходов на ИИ оказывает влияние на оценки объемов инвестиций, что также было отмечено специалистами Центра безопасности и новых технологий (Center for Security and Emerging Technology)
Независимо от точности оценок, финансирование процессов создания технологий ИИ ННФ, безусловно, растет. И он является не единственным гражданским вкладчиком в исследования ИИ. NDAA также призывает DOE продвигать исследовательскую программу ИИ, опираясь на десятки миллионов, которые она предоставила в 2020 году для проектов, связанных с созданием новых алгоритмов и даже с термоядерной энергией. Наиболее примечательным является тот факт, что NDAA требует от Министерства здравоохранения сделать доступной «высокопроизводительную вычислительную инфраструктуру в национальных лабораториях».
В лабораториях Министерства энергетики США находятся одни из самых мощных суперкомпьютеров в мире, в том числе Summit в Национальной лаборатории Ок-Риджа и Sierra в Национальной лаборатории Лоуренса Ливерпуля.
В 2021 году DOE планирует включить свои первые два суперкомпьютера – «Фронтир», также в Ок-Ридже, и «Аврору» в Аргоннской национальной лаборатории. Эти машины способны проводить миллиард миллиардов (1018) операций над числами с плавающей точкой в секунду. В зависимости от того, как администрация Байдена интерпретирует инструкцию OMB, вычислительная инфраструктура МО может сыграть большую роль в развитии ИИ.
В заключение Энглер говорит о том, что в 2021 году в сфере ИИ могут произойти существенно более значимые события. Конгресс может принять меры по ограничению использования технологий распознавания лиц, как это сделали некоторые американские города, или расширить полномочия Федеральной торговой комиссии по ограничению использования наиболее опасных для простых американцев форм и методов применения ИИ. Глобальное сотрудничество по ИИ может подтолкнуть демократический мир к более принципиальному использованию технологий машинного интеллекта. Особое значение в этом смысле могут обрести рабочие группы по ответственному применению интеллектуальных машин и управлению данными.
Усилия по оживлению конкуренции в технологическом секторе, начиная с антимонопольных расследований в отношении Facebook и Google и кончая предлагаемыми ЕС законами в данной области, по всей вероятности, также окажут определенное влияние на развитие ИИ.
Даже если ничего этого не произойдет, 2021 год все равно может стать основополагающим этапом в становлении искусственного разума в Соединенных Штатах. Расширение финансирования и координации исследований в сфере ИИ со стороны нового управления Национальной инициативы в области ИИ ставит федеральное правительство на гораздо более видную позицию в таких исследованиях. Сегодня, когда федеральное нормотворчество вступило в силу, все заинтересованные ведомства должны сделать свой выбор, который может поставить США на другой, более эффективный путь, чем тот, по которому идет ЕС. После того как в течение многих лет политика развития ИИ набирала обороты и привлекала все большее внимание, в этом году она может претерпеть существенные изменения.
В НАСА создали искусственные серебристые облака, взорвав баллон с водой в мезосфере: luckyea77 — LiveJournal
С конца 1800-х годов ученые изучают северное небо в поисках серебристых облаков, сияющих в темноте. Это — полярные мезосферные облака (polar mesospheric clouds, PMC) и они представляют собой тонкие струи ледяных кристаллов. Чтобы лучше их изучить, в НАСА создали искусственные аналоги таких облаков.
Серебристые облака образуются в конце весны и летом над Северным и Южным полюсами.
Лучше всего такие облака наблюдать в сумерках, когда Солнце освещает их из-за горизонта на фоне темного неба. Это не только красивое зрелище; мезосферные облака дают ученым подсказки о том, что происходит в атмосфере Земли.
«Большой интерес к этим облакам вызван их чувствительностью. Они возникают на грани жизнеспособности в верхних слоях атмосферы, где невероятно сухо и холодно, — объясняет Ричард Коллинз, космический физик из Университета Аляски и ведущий автор новой статьи в Journal of Geophysical Research.
— Такие облака это чувствительный индикатор изменений в верхних слоях атмосферы. Например, изменений температуры и водяного пара».
Полярные мезосферные облака, запечатленные экипажем 31-й экспедиции Международной космической станции 13 июня 2012 г. Фото: Космический центр имени Джонсона НАСА / Международная космическая станция
Коллинз и его сотрудники подозревали, что PMC могут быть связаны с похолоданием в верхних слоях атмосферы, и хотели понять микрофизику этого процесса. В новой статье ученые поделились результатами миссии НАСА Super Soaker, небольшой суборбитальной ракеты, запущенной на Аляске. Благодаря миссии ученые выяснили, что водяной пар в верхних слоях атмосферы Земли резко снижает температуру окружающей среды и вызывает яркие сияющие облака.
Чтобы проверить теорию о мезосферных облаках, ученые создали собственные искусственные PMC в январе в Арктике. Время выбрано неслучайно. Зимний период неблагоприятен для появления таких облаков в естественной среде — ученые хотели избежать смешения искусственно созданных и встречающихся в природе PMC.
Ракета Super Soaker была запущена ранним утром с исследовательского полигона Poker Flat в Фэрбенксе, Аляска. По достижении высоты 85 км, команда спровоцировала взрыв канистры с 206 литрами воды. Восемнадцать секунд спустя луч наземного лазерного радара обнаружил слабое эхо PMC.
Наземное испытание выпуска канистры с водой. Предоставлено: Полетный комплекс НАСА им. Уоллопса.
Исследователи включили эти измерения в модель, имитирующую производство PMC. Они хотели понять, как воздух, в который была выпущена вода, должен был измениться, чтобы создать необходимые облака.
Эксперимент с миссией НАСА — первый раз, когда кто-либо экспериментально продемонстрировал, что образование облаков в мезосфере напрямую связано с охлаждением самим водяным паром.
Облака искусственное рассеяние — Справочник химика 21
Повышенный интерес к эпитаксии льда на различных кристаллических подложках связан с чрезвычайно важной в практическом отношении проблемой искусственного рассеяния облаков и туманов.
[c.158]Не останавливаясь подробно на различных аспектах физики облаков, мы ограничимся рассмотрением лишь микрофизических процессов конденсации водяного пара, роста и слияния водяных капелек. Сначала обсудим вопрос о числе, размере, природе и механизме действия ядер конденсации и ледяных ядер затем рассмотрим рост капель в облаках и туманах и приведем некоторые экспериментальные данные по размеру капелек и содержанию жидкой воды в облаках. За последние годы интерес к природным аэрозолям значительно возрос в связи с возможностью искусственного вызывания дождя и такими проблемами, как обледенение самолетов, наблюдение сквозь туман, рассеяние туманов и радиолокационное обнаружение атмосферных осадков. Некоторые из этих вопросов кратко рассмотрены в настоящей главе. Более подробное изложение можно найти в книгах по физике облаков [c.379]
При воздействии на атмосферные облака и туманы с целью создания искусственных осадков и рассеяния тумана используют ядра конденсации из иодистого серебра, иодистого свинца и других веществ ядра получают смешением паров этих веществ с атмосферным воздухом в свободной струе (стр.
119). [c.283]Другой напрашивающийся метод уничтожения обрыва ряда заключается во введении искусственной температурной поправки типа с такой константой В, которая уменьшила бы амплитуды отражений, имеющих наибольшие индексы, до значений порядка 0,01—0,02 от значений F hkl) наиболее ярких отражений. Однако этот метод не оправдал себя на практике. Это и естественно. Введение температурной поправки, увеличивающей крутизну падения кривых атомного рассеяния, равносильно размазыванию электронных облаков атомов, что неизбежно связано с понижением точности при определении координат максимумов плотности. Детальнее этот вопрос рассматривается в гл. VII. [c.539]
Существующие методы искусственного рассеяния облаков основываются на возможности образования в перео.хлажденном облаке крупных кристаллов путем внешнего воздействия различными веществами. Облака и туманы, состоящие из капель переохлажденной воды, можно рассеивать с помощью твердой угле-158 [c.
158]
Значительные успехи в изучении крупномасштабной диффузии были достигнуты после введения в практику исследования метода меченых флуоресцентных частиц Высокая чувствительность метода достигается путем микроскопического подсчета отдельных частиц цинк-кадмий-сульфида при ультрафиолетовом освещении. По этому методу были проведены опыты в штате Нью-Мексико (см. главу 12) и в Австралии . Аналогичные методы в течение нескольких лет использовались на Британской военно-химической экспериментальной станции в Портоне в связи с метеорологическими исследованиями диффузии льдообразующих аэрозолей, применяемых для искусственного вызывания дождя. Работа, проведенная в Портоне частично касалась изучения горизонтального рассеяния аэрозолей, но основной ее целью было получение надежных данных о вертикальной диффузии. Отбор проб из облака, создаваемого линейным источником меченых частиц, производился приборами, укрепленными на канате привязного аэростата, что позволило получить данные о вертикальном распределении аэрозоля на расстоянии 80 км от источника .
Полученные данные указывают на более или менее постоянную концентрацию (по высоте) в конвективных слоях атмосферы и довольно резкий спад у нижней границы высокого инверсионного слоя (в исследованном случае на высоте 1000 м). Кроме того, обнаружено, что в отсутствие конвекции, но без заметной стабилизации атмосферы у земной поверхности вертикальная диффузия может быть очень ап-абой. В двух опытах было установлено, что аэрозольное облако содержалось в основном в слое высотой 600 м над землей, хотя в одном из опытов аэрозоль выпускался на высоте 300 м. Такое медленное вертикальное рассеяние заслуживает тем большего внимания, что при экстраполяции данных по переносу аэрозолей на малые расстояния получилось бы облако высотой 3300 м. Во всяком случае, [c.288]
Проблема ядер конденсации в атмосфере приобрела в настоящее время щирокое зпачениё в связи с разработкой методов рассеяния облаков и туманов, вызывания осадков, предотвращения градобитий и ослабления гроз.
В качестве основного средства для искусственного регулирования фазовых преобразований влаги используются дисперсные частицы некоторых химических веществ, играющих ту же роль, что и естественные ядра конденсации и кристаллизации. При исследованиях конденсационной и льдообразующей активности таких частиц получено много новых сведений о механизме действия ранее известных и вновь открытых ядер конденсации и ядер кристаллизации (сублимации), участвующих как в естественных процессах [c.177]Как искусственно увеличенные облака могут остановить изменение климата
В октябре этого года, чтобы оспорить отчет национальных академий США, более 100 групп гражданского общества и коренных народов подписали Манифест против геоинженерии, призывающий к запрету всех геоинженерных экспериментов из-за «рисков». геоинженерия влияет на биоразнообразие, окружающую среду и средства к существованию ».
Удивительно, но Бернс с большой симпатией относится к этой точке зрения: «Было бы опасно развертывать солнечную геоинженерию и прекращать усилия по сокращению выбросов — потому что, если парниковые газы будут продолжать расти, вам потребуется все больше и больше солнечной геоинженерии с каждым годом, чтобы компенсировать это .
.. по сути, подталкивая систему Земли еще сильнее, экспериментальным способом, которого раньше не делали.Бернс сравнивает это с приемом морфина для спасательной операции; делать солнечную геоинженерию без снижения выбросов — все равно что принимать морфин, но потом не делать операцию.
Бернс менее сочувствует утверждениям о том, что исследования поддерживаются гигантами ископаемого топлива и миллиардерами. Geoengineering Monitor, группа, стоящая за октябрьским манифестом, называет Дэвида Кейта и SCoPEx поддержкой «многомиллионного фонда геоинженерии, предоставленного Биллом Гейтсом» и выделяет ExxonMobil и Shell в качестве «ключевых игроков».Но Гарвардская программа исследований солнечной геоинженерии «не принимала и не будет принимать финансирование от индустрии ископаемого топлива», — отвечает Бернс. (Полный список спонсоров опубликован на его веб-сайте.)
Есть много более предпочтительных способов уменьшить изменение климата, чем солнечная геоинженерия. Посадка деревьев — лесовосстановление — это проверенный и экологически безопасный метод удаления углерода из атмосферы.
Быстрый переход от ископаемого топлива к возобновляемым источникам энергии устранит источник выбросов. Но ни то, ни другое не происходит достаточно быстро.Возможно, по крайней мере, даже размышлений о солнечной геоинженерии будет достаточно, чтобы шокировать правительства и заставить их стремиться к быстрому сокращению выбросов.
Если мир говорит «нет» солнечной геоинженерии, это «меня совершенно устраивает», — говорит Бернс. «По правде говоря, это страшно, надеюсь, нам не придется этого делать». Но она и такие ученые, как Солтер и Кейт, по крайней мере, хотят, чтобы это «нет» было основано на научных данных.
«Мы осуществляем [уже] вмешательство в нашу атмосферу беспрецедентным образом [через ископаемое топливо и выбросы CO2], — продолжает Бернс.«У нас есть кое-что, что потенциально могло бы помочь с некоторыми симптомами, хотя и не лекарство… это настолько важная тема во всем мире, что мы должны начать думать о ней».
—
Тим Смедли — писатель по вопросам устойчивого развития из Великобритании.
Его первая книга «Очистка воздуха: начало и конец загрязнения воздуха» будет опубликована Bloomsbury в марте 2019 года.
Присоединяйтесь к0+ будущих поклонников, поставив нам лайк на
Facebook или подписавшись нам Twitter или Instagram .
Если вам понравился этот рассказ, подпишитесь на еженедельную рассылку новостей bbc.com под названием «Если вы прочитаете только 6 статей на этой неделе». Тщательно подобранная подборка историй из BBC Future, Culture, Capital и Travel, которые доставляются на ваш почтовый ящик каждую пятницу.
НАСА недавно создало искусственные светящиеся облака в атмосфере Земли !, Мировые новости
Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства недавно представило новый эксперимент — миссию Super Soaker.
Буквально агентство создало искусственные светящиеся облака.
Как они это сделали?
НАСА запустило мини-ракету в верхние слои атмосферы Земли, которая затем взорвалась, чтобы создать искусственные облака. Эти облака называются полярными мезосферными облаками (PMC) и представляют собой ледяные кристаллы, расположенные высоко в атмосфере. Эти облака светятся, потому что способны улавливать солнечный свет.
Видео по теме: Астробиологический марсоход НАСА Perseverance совершил историческую посадку на Марс
Почему это важно?
Эти облака могут помочь указать на ключевые компоненты, которые отвечают за поддержание жизни на Земле, и могут дать представление об условиях атмосферы.Этот эксперимент был особенно сложным для ЧВК, созданных в январе, а это не самое идеальное время для их создания.
Команда НАСА выпустила небольшую суборбитальную ракету с Аляски на высоту 85 километров (53 мили), после чего произошел взрыв. После этого в атмосферу было выброшено 219 килограммов (485 фунтов) воды.
Также прочтите: Редкая вращающаяся назад звезда, замеченная учеными в далекой планетной системе
Через 18 секунд после взрыва наземный лазер обнаружил свечение PMC, которое затем пролило свет на то, как происходил процесс и как он смог охладить атмосферу.
Ученые обнаружили, что пар в верхних слоях атмосферы после взрыва смог значительно снизить температуру в этом регионе. Эти искусственные светящиеся облака возникли благодаря этой температуре.
Также читайте: НАСА предлагает 500 000 долларов поварам, которые могут приготовить другие мирские блюда для астронавтов
После запусков спутников и ракет обычно выделяется водяной пар. Ученые считают, что по мере того, как пространство, окружающее Землю, становится все более заполненным спутниками, такие светящиеся облака могут стать более привычными для наблюдателя.
Восемь государств сеют тучи, чтобы преодолеть мегазасуху
Горные вершины неестественно оживают каждый год, когда снежные облака затемняют небо над Западом.
Открытое пламя вырывается из горловин металлических труб, установленных на приземистых башнях, расположенных среди вершин. С тихим шипением клубы частиц отрыгиваются изо рта в воздух, где ветер подхватывает их и уносит прочь.
Это необычные частицы. Это крошечные кусочки измельченного йодида серебра, похожего на кристалл светочувствительного вещества, когда-то использовавшегося в фотографии.
Но в горах его не используют. Он предназначен для того, чтобы делать снег.
По мере того, как ветер разносит частицы по вершинам гор, сквозняки поднимают их все выше в небо — настолько высоко, что некоторые из них в конечном итоге касаются облаков. Там происходит элегантное преображение.
Кристаллические частицы йодида серебра имеют структуру, подобную льду, а внутри облака подобное притягивает подобное. Капли воды начинают скапливаться вокруг частиц, замораживаясь по мере того, как собираются вместе.
Эти замороженные грозди со временем становятся слишком тяжелыми, чтобы оставаться в воздухе. Они падают из облака и плавно дрейфуют к Земле, присыпая вершины гор свежим снегом.
Это не страница из научно-фантастического романа. «Засев облаков» — это реальная практика, на самом деле она существует уже несколько десятилетий. Сегодня он используется для увеличения количества осадков как минимум в восьми штатах на западе США и в десятках стран по всему миру.
Интерес к засеиванию облаков растет по мере неуклонного повышения температуры, что увеличивает риск засухи в таких местах, как горный запад.Но есть загвоздка. Ученые не уверены, насколько хорошо засев облаков работает сегодня, не говоря уже о более теплом климате.
На фоне растущей озабоченности по поводу водных ресурсов на западе США ученые работают над ответами на эти вопросы. Сегодня исследования засевания облаков представляют собой передовую науку о погоде и климате — совокупность вопросов о влиянии потепления на наши истощающиеся водные ресурсы и нашей способности контролировать эти последствия.
«Конечно, сейчас у нас больше возможностей для решения этого вопроса, чем 10 лет назад», — сказал Джефф Френч, ученый-атмосферник из Университета Вайоминга.«Состояние науки продвинулось до такой степени, что это вопрос, который мы можем и должны попытаться решить сейчас».
Засев облаков может принимать несколько различных форм. В некоторых местах его используют для увеличения количества осадков или предотвращения грозы с градом. Но в США он чаще всего направлен на усиление снегопада и обычно с использованием йодида серебра.
Дополнительный снег может быть благом для водных ресурсов, особенно в таких местах, как засушливый Запад. Снежный покров — жизненно важный источник пресной воды для миллионов людей по всей стране, когда он тает весной.
Увеличение снежного покрова проводится с возрастающей остротой. Большая часть западных территорий США за последние 20 лет страдает от засухи.
Ученые недавно пришли к выводу, что последние два десятилетия представляют собой самый засушливый период в регионе, по крайней мере, с конца 1500-х годов. Они обнаружили, что на эту «мегазасуху» сильно повлияло изменение климата.
Повышение температуры и продолжающаяся засуха нанесли серьезный ущерб водным ресурсам Запада.
Недавние исследования показывают, что на больших участках горного запада за последние несколько десятилетий снежный покров значительно уменьшился ( Climatewire , дек.13, 2018). Снежный сезон также становится короче из-за потепления климата и раннего начала весны.
Между тем, западные водные менеджеры борются с растущей угрозой дефицита. Уменьшился поток в основных водных системах, таких как Рио-Гранде и река Колорадо, каждая из которых снабжает водой миллионы людей.
В условиях постоянного повышения температуры засев облаков представляет собой одно из привлекательных решений.
«У менеджеров по водным ресурсам в основном есть два варианта, и оба они реализованы», — сказал Френч.«Один — как-то снизить спрос за счет консервации, а другой — как-то увеличить предложение. А засев облаков — относительно недорогое предложение ».
Но доказать, что это работает, — другое дело.
Погодные эксперименты, как известно, проводить сложно. Золотым стандартом в науке было бы исследование, которое доказывает, что засев облаков дал результат, которого без него определенно не было бы. Но такого рода исследования требуют сочетания специализированных экспериментальных разработок и высокоразвитых технологий.
На протяжении большей части долгой истории создания облаков это было просто невозможно. Только за последние несколько лет технологии были достаточно развиты, чтобы исследователи смогли по-настоящему разобраться в проблеме.
«Теперь у нас есть гораздо более совершенные инструменты, чтобы попытаться наблюдать за процессом засева облаков», — сказал Френч. «Таким образом, речь идет о том, чтобы взять эту новую технологию, которая была разработана за последние 20 лет или усовершенствована за последние 20 лет, и применить ее к действительно очень старой проблеме».
Десятилетия вопросов
Люди экспериментировали с контролем погоды на протяжении большей части прошлого века.
Винсенту Шеферу, исследователю из General Electric, часто приписывают первые эксперименты по засеву облаков в 1940-х годах. Большая часть работы Шефера во время и после Второй мировой войны была сосредоточена на предотвращении обледенения самолетов в воздухе. Поэтому он разработал специальную самодельную морозильную камеру, чтобы помочь ему лучше понять, как лед образуется внутри облаков.
Как гласит история, однажды Шефер вошел в лабораторию и обнаружил, что его морозильная камера была выключена. Надеясь охладить его как можно быстрее, он поместил внутрь коробки блок сухого льда.В воздухе мгновенно образовалось облако блестящих кристаллов льда.
В 1946 году Шефер провел первый настоящий эксперимент по засеву облаков с самолета. Он бросил 6 фунтов измельченного сухого льда в облако в горах Адирондак в Нью-Йорке. Практически сразу пошел снег.
В более поздних экспериментах Шефер и другие коллеги из GE обнаружили, что определенные типы частиц более эффективны при формировании кристаллов льда. Они обнаружили, что йодид серебра — один из лучших.
Модификация погоды быстро привлекла внимание правительства США. В течение следующих нескольких десятилетий он будет финансировать эксперименты по засеву облаков во всем, от управления засухой до военных приложений.
В 1947 году проект Cirrus — результат сотрудничества между GE и американскими военными — вошел в историю как первая попытка ученых изменить ураган. 13 октября в результате операции было сброшено около 200 фунтов сухого льда в циклон, который взбивался у побережья Флориды.
В 1960-х и начале 1970-х годов федеральное правительство продолжало экспериментировать с идеей ураганов, засевающих облака, но безуспешно.Ученые в конце концов пришли к выводу, что это неэффективно.
Начиная с начала 1960-х годов, Бюро мелиорации финансировало серию экспериментов по засеву облаков, известных как проект Skywater, направленных на увеличение водных ресурсов в западных штатах. Отчеты предполагают, что проект дал смешанные результаты.
В конце 1960-х — начале 1970-х годов военные США даже экспериментировали с изменением погоды в качестве средства ведения войны. Операция «Попай», как ее называли, была нацелена на то, чтобы вызвать достаточное количество осадков, чтобы нарушить маршруты поставок противника во Вьетнаме.
Эти усилия были недолгими. В 1977 году международный договор запретил использование погодных условий в военных целях.
У многих из этих ранних экспериментов была общая черта: либо они оказались бесполезными, их быстро прекратили, либо ученые не могли определить, насколько хорошо они работают.
«В 60-х, 70-х и 80-х годах было проведено множество исследований», — сказал Френч, ученый из Университета Вайоминга. «Но все это прекратилось, когда, я думаю, пришло осознание того, что агентства тратили миллионы и миллионы долларов год за годом, и результаты по-прежнему оставались неубедительными.”
Проблема, по его словам, в том, что исследования по изменению погоды действительно сложно разработать и провести.
Чтобы доказать, что засев облаков имеет реальный эффект, ученые должны продемонстрировать, что какой бы результат он ни произвел, без него не случилось бы. Для этого необходимо провести эксперимент по крайней мере с двумя тестами — один с засеиванием облаков, а другой без него — в одном месте и при одинаковых погодных условиях.
Поскольку погода меняется так быстро, это действительно сложно.И даже когда это возможно, такие исследования требуют передовых технологий мониторинга, в том числе высокотехнологичных радаров. До недавнего времени такие технологии не были широко доступны.
Это означает, что исследования по заполнению облаков в основном полагались на статистические исследования. В этих исследованиях измеряется количество осадков, образовавшихся при засеивании облаков в одном месте, а затем они сравниваются с другими местами, где засева облаков не происходила.
Эти две настройки не идентичны в исследованиях такого типа.Это означает, что они не могут окончательно доказать, что без них не было бы осадков, образовавшихся в результате засева облаков в одном районе.
В 2003 году Национальный исследовательский совет опубликовал исчерпывающий отчет об изменении погоды, подчеркнув эти проблемы. Он пришел к выводу, что «до сих пор нет убедительных научных доказательств эффективности преднамеренных усилий по изменению погоды».
Тем не менее, NRC рекомендовал продолжить исследования по изменению погоды — в немалой степени из-за его потенциала для решения усугубляющихся проблем Запада с водой.
Эта же надежда побудила водные агентства штата продолжать финансировать операции по засеиванию облаков даже после того, как в 1980-х годах федеральные исследовательские усилия прекратились.
«Думаю, есть довольно простое объяснение того, почему это продолжалось», — сказал Френч. «Посев облаков основан на довольно прочной, хорошо понятной физической основе того, почему должен работать и ».
Государства принимают неопределенность
Сегодня операции по заполнению облаков проводятся как минимум в восьми штатах на западе США.S., с разными уровнями инвестиций, часто делятся между государственными агентствами, коммунальными службами и частными компаниями, такими как горные курорты.
Программы засева облаков, например, в верхнем бассейне реки Колорадо, например, обходятся примерно в 1,5 миллиона долларов в год. Расходы распределяются между государственными агентствами в Колорадо, Юте и Вайоминге, где осуществляется большая часть операций, а также в Неваде, Калифорнии, Нью-Мексико и Аризоне, которые также выиграют от увеличения стока реки Колорадо.
В последние несколько лет засев облаков стал более заметным в стратегиях борьбы с засухой на Западе.Соглашение о разделении затрат в бассейне реки Колорадо было завершено в 2018 году, после того как штаты потратили годы на индивидуальное управление своими операциями по раздаче облаков. Соглашение действует до осени 2026 года.
С 2018 года Вайоминг и Колорадо усилили свои программы, вкладывая средства в операции по засеиванию облаков с воздуха, то есть засева, проводимому самолетами, в дополнение к наземным машинам, которые они уже разбросали по горам.
Это относительно недорогие инвестиции, учитывая все обстоятельства — низкий риск для потенциально высокого вознаграждения.Но действительно ли это имеет значение?
Большинство программ ссылаются на статистические исследования, чтобы оправдать свои усилия. Эти исследования показывают, что засеянные облака могут вызвать на 5-15% больше снегопадов по сравнению с районами, где засеянные облака не производились.
Если это так, стоимость засева облаков оценивается примерно в несколько долларов за акро-фут воды (что эквивалентно примерно половине бассейна олимпийского размера). Это намного дешевле, чем стоимость многих других мероприятий по экономии воды, таких как сбережение воды, повторное использование или опреснение, которые могут стоить сотни долларов за акро-фут.
Тем не менее, статистические исследования не доказывают, что засев облаков на самом деле вызывает более сильные снегопады. Это требует более специализированного научного эксперимента — и только в течение последних нескольких лет ученые наконец смогли это осуществить.
Совсем недавно, в 2015 году, в обширном отчете, подготовленном для Бюро мелиорации, был сделан вывод о том, что продолжение исследований по-прежнему оправдано, но при этом отмечалось, что «доказательства», которые научное сообщество искало в течение многих десятилетий, все еще не в наличии.”
Передовые исследования
19 января 2017 года исследовательский самолет с ревом пролетел над серым небом над бассейном реки Пайет в Айдахо, извергая в воздух йодид серебра. Смонтированные на заснеженных вершинах внизу, снегомеры и портативные радары были готовы измерить снег, который, как надеялись ученые, последует за ним.
Это было начало эксперимента, который перевернул науку о засеивании облаков с ног на голову. Известный как проект SNOWIE — сокращение от «Засеянные и естественные орографические зимние облака» — исследование предоставило некоторые из первых количественных доказательств того, что засев облаков действительно работает.
В течение трех дней в январе погодные условия должны были выровняться, чтобы организовать идеальный эксперимент по засеиванию облаков. Небо было холодным и облачным, но снег не падал. В течение этих трех дней исследовательский самолет совершит более дюжины полетов над горными вершинами, каждый раз выпуская одно и то же количество йодида серебра.
«Три дня была облачность, но не было снега и естественных осадков», — сказала Катя Фридрих, ученый-атмосферник из Университета Колорадо в Боулдере, которая помогла руководить проектом SNOWIE.«Мы поместили посевной материал в облако переохлажденной жидкости, и мы смогли произвести осадки. И это было очень революционно ».
Благодаря высокотехнологичному радиолокационному оборудованию ученые смогли отслеживать реакцию облаков с момента выброса йодида серебра в воздух до момента, когда начал падать снег. По оценкам ученых, за эти три дня из засеянных ими облаков выпало около 286 олимпийских бассейнов.
Фридрих и ее коллеги, включая ученых из Колорадо, Вайоминга, Иллинойса и Айдахо, опубликовали свои выводы в новаторской статье в прошлом году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences .
SNOWIE пришелся на период своего рода возрождения исследований по засеву облаков в Соединенных Штатах. После многих лет относительно небольшого научного интереса к изменению погоды, серия проектов за последнее десятилетие проложила путь к новым открытиям.
Пилотный проект изменения погоды в Вайоминге, начатый в 2008 году, был одним из первых. Проект, финансируемый штатом Вайоминг, был направлен на оценку успеха усилий по засеиванию облаков, охватывающих три целевые области в горных хребтах по всему штату.
«Полученные результаты были положительными, но не на 100% окончательными», — сказал Френч.
Но проект действительно выдвинул на первый план некоторые важные достижения в исследованиях засева облаков за последние несколько десятилетий, в том числе усовершенствования радаров и других инструментов наблюдения, а также значительные скачки в компьютерном моделировании.
Благодаря этим новым и усовершенствованным технологиям, проект SNOWIE вывел исследования по засеву облаков на передовые позиции в науке о погоде и климате.
«Вопрос больше не в том, работает ли засев облаков?» — сказала Сара Тессендорф, ученый-атмосферник из Национального центра атмосферных исследований и еще один ученый, работавший над проектом SNOWIE. «На самом деле возникает вопрос:« Как и когда это работает? Насколько он эффективен в разных условиях? »
Поскольку засуха и потепление сокращают запасы воды на американском Западе, ученые пытаются ответить на эти вопросы.
По словам Тессендорфа, проект SNOWIE по-прежнему дает понимание спустя четыре года после его завершения. Благодаря недавним достижениям в компьютерных моделях, ученые теперь могут моделировать воздействие йодида серебра на облака — и они могут использовать это моделирование для проведения контролируемых экспериментов, именно тех исследований, которые отсутствовали в исследованиях по засеванию облаков.
В то же время данные, собранные проектом SNOWIE, помогают ученым проверить свои модели и убедиться, что их модели реалистичны.
«Я действительно чувствую, что сегодня, в наши дни и в наше время, мы находимся на довольно интересном этапе развития науки, лежащей в основе засевания облаков, поскольку мы смогли собрать действительно отличные данные за последние несколько лет», — сказал Тессендорф. . «А с компьютерными возможностями действительно много обещаний для достижения прогресса в этой области».
Но эксперты также советуют держать ожидания под контролем. Наука пока предполагает, что засев облаков — далеко не серебряная пуля, когда дело доходит до борьбы с засухой.
Во-первых, эксперименты SNOWIE привели к довольно скромному количеству снегопадов.
«Как мы показали в документе, мы не можем произвести слишком много снега», — сказал Фридрих. «Мы можем производить снег, но не то, чтобы справиться с засухой».
Более того, проект SNOWIE был реализован на небольшом участке штата Айдахо всего за три дня.
Учитывая, что проект SNOWIE по-прежнему силен, ученые надеются, что они смогут ответить на многие из самых серьезных вопросов, которые еще не решены, о том, насколько хорошо работает засев облаков.Но может потребоваться время и дополнительные исследования.
«Более важный вопрос заключается в том,« работает »- я заключаю слово« работа »в кавычки — в масштабе всего сезона по всему горному хребту?» сказал Френч, ученый из Университета Вайоминга, который также внес свой вклад в проект SNOWIE.
«Можем ли мы реально изменить ситуацию? И, на мой взгляд, мы еще очень далеки от ответа на этот вопрос ».
Перепечатано из E&E News с разрешения POLITICO, LLC.Copyright 2021. E&E News предоставляет важные новости для профессионалов в области энергетики и окружающей среды.
ПРОВЕРКА ФАКТА: НАСА разработало машину для создания дождевых облаков?
ПРЕТЕНЗИЯПользователь Twitter «@jayasreevijayan» написал в Твиттере видео, на котором показано, что выглядит как гигантская машина, производящая большое количество густых белых паров, со словами: «Двигатель генератора дождевых облаков, разработанный НАСА. Посмотрите, куда движется мир. Удивительно!»
Двигатель-генератор дождевых облаков, разработанный НАСА.Посмотрите, куда движется мир … # Удивительно …! @ShashiTharoor https://t.co/7jFXpnq3vd
— JayasreeVijayan (@JayasreeVijayan) 1561561830000Архивная версия твита находится здесь. Видео было просмотрено более 3,25 000 раз, а твит понравился более чем 11 000 аккаунтов в Твиттере.
Актер Амитабх Баччан, цитируя вышеупомянутый твит, написал: «Можем ли мы получить его в Индии… я имею в виду прямо сейчас… ПРЯМО СЕЙЧАС… ПОЖАЛУЙСТА!»
… мы можем получить один в Индии … Я имею в виду прямо сейчас.. ПРЯМО СЕЙЧАС .. ПОЖАЛУЙСТА !! 🇮🇳🇮🇳🙏🙏 https://t.co/pTRI8r4VsK
— Амитабх Баччан (@SrBachchan) 1561571573000Архивная версия твита Баччана находится здесь. Твит Баччана получил более 27 000 лайков.
То же видео сейчас распространяется на Facebook и WhatsApp с тем же заявлением.
ПРАВДА
Нет, Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства Америки (НАСА) не разработало никакой машины, способной создавать облака, образующие дождь.
Видео, которое публикуется с целью сделать это ложное заявление, касается НАСА, тестирующего ракету.Это 59-секундная версия более длинного 2,52-минутного видео, созданного BBC.
Несмотря на то, что многие пользователи Твиттера указали Джаясри Виджаяну и Амитабху Баччану, что на видео показана машина, которая может создавать облака, генерирующие дождь, оба твита остались нетронутыми.
ПРОВЕРКА И МЕТОДОЛОГИЯ
Простой поиск в Google с использованием ключевых слов «машина дождевых облаков НАСА» приведет вас к статье под названием «Не существует« облачной машины НАСА »- вот настоящее объяснение этого вирусного видео», опубликованной Forbes.com.
Статья была опубликована в апреле 2018 года и написана Маршаллом Шепардом, который работал с НАСА в качестве метеоролога-исследователя в течение 12 лет. В нем Шеперд объясняет, как при испытаниях ракеты, в данном случае Р-25, образуется водяной пар.
«Выхлоп RS-25 состоит в основном из водяного пара, потому что двигатель сжигает жидкий водород и жидкий кислород. Ой … угадайте, что происходит, когда они объединяются: вы получаете h3O (также известный как вода). Следовательно,» облака », которые вы видите на фотографиях или видео, являются побочным продуктом очень простого научного процесса (см. ниже).Если водяной пар конденсируется, он на самом деле может образовывать капли, достаточно большие, чтобы упасть в виде жидкости или того, что выглядит как «дождь».
Исходя из статьи, мы искали видео BBC об испытаниях ракеты R-25, проведенных НАСА. Поиск в Google, используя ключевые слова «BBC video on the R-25 ракеты», мы нашли пару видео.
YouTube канал «Top Gear» загрузил более длинную, 2,52-минутную версию BBC видео об испытаниях ракеты R-25 в октябре 29, 2010.
Вот видео:
Видео, которое публикуется на платформах социальных сетей с ложным заявлением, является фрагментом, вырезанным из видео выше.
ВЕРДИКТ
Times Fact Check обнаружил, что утверждение о том, что НАСА разработало машину для создания облаков, генерирующих дождь, является ложным. Видео, используемое для этого ложного утверждения, относится к испытаниям ракеты НАСА в 2010 году.
Студенческий проект: сделать облако в бутылке
Вы когда-нибудь задумывались, как формируются облака? В этом упражнении вы можете создать собственное облако, чтобы убедиться в этом сами!
Облака образуются в результате конденсации или замерзания водяного пара. Конденсация — это процесс превращения газа в жидкость.В этом упражнении газ — это водяной пар, а жидкость — это облако, которое вы создаете. Когда водяной пар охлаждается, он превращается в жидкость или конденсируется на поверхности.
Например, в теплый день возьмите на улицу бутылку с холодной водой. Вы заметите, что на внешней стороне бутылки образуются капли воды. Эти капли представляют собой водяной пар из атмосферы, конденсирующийся на поверхности бутылки. Они делают это, потому что окружающий воздух охлаждается, когда он касается бутылки. Точно так же образуются облака. Водяной пар в атмосфере охлаждается и конденсируется на частицах в воздухе, образуя облако.
Выполните следующие действия, чтобы создать собственное облако и увидеть этот процесс в действии!
1. Сформируйте водяной пар.
Наполните банку теплой водой на 5 см и перемешайте. Теплая вода образует водяной пар в результате процесса, называемого испарением. Испарение — это процесс превращения жидкости в газ. Внутри банки начнет подниматься водяной пар. Вы не увидите водяного пара. Это невидимый газ.2.Формируют частицы дыма
Попросите взрослого зажечь спичку, задуть ее и быстро бросить в банку. Частицы дыма будут обеспечивать поверхность для конденсации воды.3. Охладите
Немедленно поместите заполненный льдом металлический поддон или твердый пластиковый пакет со льдом для замороженного льда на верхнюю часть банки.4. Наблюдайте за появлением облака
Внимательно осмотрите внутреннюю часть банки. Возле верхней части банки должно появиться туманное облако. Почему это происходит? Теплый водяной пар смешивается с воздухом и частицами дыма.Он поднимается внутри банки, а затем охлаждается, когда приближается к лотку со льдом. Когда водяной пар охлаждается, он конденсируется на частицах дыма в очень крошечные капельки. Когда происходит достаточное количество конденсата, мы видим его как облако. Если вам сложно разглядеть облако, слегка приподнимите металлический поднос или пакет со льдом с одной стороны банки и поищите облачка, выходящие из банки.5. Заставьте его исчезнуть
Снимите металлический лоток или пакет со льдом. Что происходит? Облако исчезает.Почему? Когда холодное облако нагревается, конденсированные капли воды снова испаряются и превращаются в водяной пар.6. Реальная сделка
Именно этот процесс происходит естественным образом в нашей среде. Не всегда частицы дыма. Это могут быть частицы различных материалов, в том числе пыль и загрязнения. Испаренная вода конденсируется, образуя облака. Эти облака могут позже вызвать дождь или снег, который обычно называют осадками. Вместе испарение, конденсация и осадки играют важную роль в круговороте воды.Создание облаков для остановки глобального потепления может нанести ущерб животным и растениям в мире
Федеральные ученые призывают к проведению спорных геоинженерных исследований
Правительство США, которое курирует финансируемые из федерального бюджета исследования климата, рекомендовало исследования в двух областях геоинженерных исследований, отметив первую время, когда ученые из исполнительной власти официально призвали к исследованиям в спорной области.
США СЕГОДНЯ
Чтобы противодействовать глобальному потеплению, люди могут когда-нибудь рассмотреть возможность распыления диоксида серы в атмосферу для образования облаков и искусственного охлаждения Земли.
Идея этого процесса, известного как геоинженерия, состоит в том, чтобы держать глобальное потепление под контролем, при этом идеальным решением остается сокращение выбросов парниковых газов.
Однако внезапное прекращение этого опрыскивания окажет «разрушительное» глобальное воздействие на животных и растения, потенциально даже приведет к их исчезновению, согласно первому исследованию потенциальных биологических воздействий климатического вмешательства.
«Быстрое потепление после прекращения геоинженерии будет огромной угрозой для окружающей среды и биоразнообразия», — сказал соавтор исследования Алан Робок из Университета Рутгерса.«Если геоинженерия когда-либо внезапно остановится, это будет иметь разрушительные последствия, поэтому вы должны быть уверены, что ее можно остановить постепенно, и легко придумать сценарии, которые предотвратили бы это».
Быстрое потепление заставило животных двигаться. Но даже если бы они могли двигаться достаточно быстро, они, возможно, не смогли бы найти места с достаточным количеством еды, чтобы выжить, говорится в исследовании.
«Растения, конечно, вообще не могут двигаться. Некоторые животные могут двигаться, а некоторые нет», — сказал Робок.
Если геоинженерия стратосферного климата будет развернута, но не будет продолжена, ее воздействие на виды и сообщества может быть намного хуже, чем предотвращенный ущерб.
В то время как животные смогут адаптироваться к охлаждающему эффекту опрыскивания, если его остановить, потепление будет расти слишком быстро, чтобы животные не успели за ним.
Исследователи использовали компьютерные модели для моделирования того, что произойдет, если геоинженерия приведет к похолоданию климата, а затем что произойдет, если геоинженерия внезапно остановится.
Запуск геоинженерии с последующим ее внезапным прекращением не обязательно является надуманным.
«Представьте себе большие засухи или наводнения по всему миру, в которых можно обвинить геоинженерию, и которые требуют ее прекращения.«Можем ли мы когда-нибудь рискнуть этим?», — сказал Робок.
Идея этого типа геоинженерии заключалась в создании облака серной кислоты в верхних слоях атмосферы, аналогичного тому, что производят вулканические извержения, — сказал Робок. диоксид серы, будет отражать солнечное излучение и, таким образом, охладить планету.
Геоинженерия основана на естественном эксперименте, который фактически оказал единственное недавнее воздействие на рост глобального потепления за последние несколько десятилетий — извержение горы Пинатубо в 1991 году на Филиппинах. , который выбросил более 15 миллионов тонн диоксида серы на высоту 21 мили прямо в стратосферу.
Стратосфера приостановила эти частицы серы в воздухе во всем мире, где создаваемая ими дымка рассеивала и отражала солнечный свет от Земли и охлаждала глобальную атмосферную температуру почти на 0,7–0,9 градуса по Фаренгейту в 1992 и 1993 годах, прежде чем окончательно вымылась, согласно данным НАСА. Оценки Института космических исследований Годдарда.
Но самолеты, распыляющие диоксид серы, должны будут постоянно летать в верхние слои атмосферы, чтобы поддерживать облако, потому что оно просуществует только около года, если распыление прекратится, сказал Робок.Он добавил, что технология распыления с самолетов может быть разработана в течение одного-двух десятилетий.
Как указано в Парижском соглашении об изменении климата 2016 года, страны мира взяли на себя обязательство обеспечить, чтобы глобальное потепление оставалось значительно ниже 3,6 градуса по сравнению с промышленным уровнем.
Этот метод геоинженерии — один из двух основных способов противодействия антропогенному изменению климата, с помощью которого человек пытается удалить углекислый газ, который уже находится в атмосфере.
Обе процедуры остаются теоретическими и непроверенными на данный момент.
Исследование было опубликовано в рецензируемом британском журнале Nature Ecology & Evolution.
Естественные и искусственные облака | Nature
В своем выступлении в пятницу вечером в Королевском институте 8 февраля сэр Гилберт Уокер обсуждал естественные и искусственные облака. Помимо кучевых облаков различных типов, причины появления геометрических узоров на небе следует искать в поведении слоев жидкости, которые становятся нестабильными из-за нагрева их снизу или охлаждения сверху.В течение пятнадцати лет было известно, что неподвижная жидкость, когда она нестабильна, образует многоугольную структуру, и что нестабильная жидкость, текущая по желобу, образует пары вихрей, вращающихся в противоположных направлениях, с осями, параллельными направлению потока или сдвига. Ученики сэра Гилберта продолжили эти исследования, и А. Грэм использовал аэродинамическую трубу, образованную нагретой железной пластиной в качестве нижней поверхности; его верхняя поверхность представляла собой холодную стеклянную полосу длиной 8 футов и шириной 9 дюймов, находившуюся на треть дюйма выше железной пластины.Когда его тянуло двигателем, это давало переменную скорость сдвига в воздухе. Предыдущее объяснение того, что облака образуются длинными свитками или прямоугольной формой, вызванными волнами Гельмгольца, оказалось неудовлетворительным; и было проверено, что, хотя быстрый сдвиг из-за движения, превышающего один дюйм в секунду, приводит к образованию продольных ячеек, на одну менее одной пятой этой скорости приводит к поперечным ячейкам, а с промежуточной скоростью — к прямоугольной структуре. Обсуждались различные типы продольных облаков, и сэр Гилберт отказался от своего прежнего объяснения спиралей в этих облаках, связанных с линиями тока, показав, что обычно есть две эквидистантные спирали, подобные спирали твист-сверла, и что они, по-видимому, являются двухкомпонентными вихрями. переплетены.Фотографии облаков использовались для демонстрации образования ряда узоров облаков на разной высоте; было дано объяснение предложенного А. Грэмом объяснения парадокса, заключающегося в том, что в лаборатории жидкость поднимается по оси клетки, в то время как в воздухе происходит ее опускание.