Новый подход к строительству систем контроля загрязнения воздуха в городах с использованием теории вероятностей предложили ученые МИИГАиК вместе с коллегами из Университета Ульсана (Южная Корея). Результаты исследования были опубликованы в журнале.
Реалии современного города таковы, что, по мнению ученых Московского государственного университета геодезии и картографии (МИИГАиК), необходимо постоянно, быстро и точно следить за погодой, реагировать на малейшие потенциально опасные изменения. По их словам, создание и обслуживание стационарных станций наблюдения сегодня невыгодно и непрактично, они не могут обеспечить контроль над всей территорией мегаполиса, а также не чувствительны к быстрым локальным изменениям.
Между тем, современные сетевые технологии позволяют создавать гибкие системы мониторинга. Такие системы обрабатывают информацию с большого количества мобильных и недорогих датчиков, размещенных на транспортных средствах или носятся добровольцами. Ученые считают, что необходимы новые подходы к проектированию и структурированию системы в целом, которые будут учитывать и компенсировать низкую точность и надежность каждого устройства. «Мы рассмотрели время обнаружения некоей зоны загрязнения системой мобильных датчиков как случайную, вероятностную величину и впервые разработали практический способ определения этой вероятности в самой общей ситуации, зная только характеристики используемых датчиков. Полученная функция распределения позволяет в рамках «умного города» оценить эффективность системы мониторинга и оптимизировать ее еще на этапе проектирования, чисто расчетными методами», — рассказал декан факультета геоинформатики и информационной безопасности МИИГАиК Андрей Матерухин. Он сказал, что эта функция выделения времени обнаружения может быть использована, например, для минимизации количества узлов датчиков с вероятностью обнаружения в данный момент времени. Или определить оптимальную интенсивность трафика мобильных датчиков. Общий подход, разработанный впервые с строгим математическим обоснованием, может применяться в самых разных сценариях.
Основной тенденцией в этой области, по прогнозам ученых, являются беспроводные сети геосенсоров с мобильными узлами, которые измеряют в разных местах и снижают требования к числу узлов, которые будут охватывать мониторинг всех районов мегаполиса. Исследователи отметили, что новый подход, разработанный для решения чисто практических задач, обеспечит технологический переход к сетевому мониторингу следующего поколения.
«Конечно, теория вероятностей и статистические методы широко используются в решении задач такого типа, но только для определения координат и идентификации выбросов изнутри системы мониторинга. Мы же впервые привлекаем вероятностный аппарат для оценки самих систем в различных аспектах. Восполнив этот пробел, мы сможем эффективно использовать новейшие интеллектуальные методы анализа данных», — отметил Матерухин.
Недавно в МИИГАиК основали «Геомониторинг», научно-производственный центр, в котором исследователи планируют принять описанный подход к разработке и внедрению отечественных решений в области мониторинга окружающей среды, включая технологии искусственного интеллекта.