Главное

Подробности

Опубликовано 15.04.2024 14:39

Физики-теоретики ДВО РАН разработали эффективный метод выявления скоплений промысловых объектов в море

Исследователи динамического хаоса выступили на Дальневосточном рыбопромышленном форуме

Учёные ДВО РАН приняли участие в работе первого Дальневосточного рыбопромышленного форума, состоявшегося в марте этого года во Владивостоке. На его площадке обсуждались острые вопросы отрасли – от освоения квот до применения искусственного интеллекта. Доклад исследователей Тихоокеанского океанологического института им. В.И. Ильичева Дальневосточного отделения РАН, в котором описан новый метод формирования оперативного прогноза мест, благоприятных для вылова различных объектов рыбного промысла, вызвал особый интерес не только у рыбаков, но и представителей краевых властей, федеральных кураторов промысловой сферы и IT-компаний.

Наука выступает инициатором диалога с региональным бизнесом

Заместитель директора по научной работе ТОИ ДВО РАН доктор физико-математических наук Денис Владимирович Макаров рассказал, что участие в мероприятиях реального бизнеса необходимо для продуктивного диалога науки и промышленности. Это даёт учёным возможность понять потребности разных сфер экономики в научно-технических разработках, анализировать проблемы и предлагать свои решения.

– С этой же тематикой – составление оперативного прогноза мест скопления промысловых видов рыб, – мы ранее выступали на более глобальном мероприятии: Международном рыбопромышленном форуме, который проходил в сентябре 2022 года в КВЦ «Экспофорум» в Санкт-Петербурге, – поясняет Д.В. Макаров. – Там познакомились с представителями подведомственных организаций Росрыболовства, в частности, Центра систем мониторинга рыболовства и связи. Их специалисты очень заинтересовались нашей разработкой, с тех пор мы находились с ними на связи. Но, к сожалению, пока не вышли на какой-то практический результат. Вероятно, это связано с особенностью регулирования отрасли, скорее даже внутренними нормативными базами ведомства. Поэтому было принято решение выходить непосредственно на хозяйствующие предприятия, то есть рыбопромышленников.

Денис Владимирович отметил: когда предложили организаторам первого Дальневосточного рыбопромышленного форума своё участие, те с удовольствием приняли предложение. 

– Форум собрал большое число представителей рыбохозяйственной сферы, в том числе и из иностранных компаний и организаций. Участие наших учёных вызвало большой интерес. С докладом выступил ведущий научный сотрудник лаборатории нелинейных динамических систем ТОИ ДВО РАН кандидат физико-математических наук Максим Васильевич Будянский. Его выступление имело очень широкий отклик: и на площадке форума, и после этого мероприятия к нам обратились очень много заинтересованных людей, причём это и рыбопромышленники, и представители различных профильных ассоциаций, правительства Приморского края. И даже, что неожиданно, сотрудники IT-компании, которая занимается информационными технологиями.

Динамический хаос, АЭС «Фукусима-1» и рыбный промысел

Максим Васильевич Будянский заметил, что задача подготовить доклад для выступления на форуме оказалась достаточно сложной. С одной стороны, не хотелось уходить в формат научпопа, с другой – необходимо было, чтобы научная информация стала понятна и чиновникам, и тем, кто занимается непосредственно рыбным промыслом.

– Промышленники, изучая наши разработки, интересуются в первую очередь тем, насколько эффективней будет вестись тот же рыбный промысел, если они будут ориентироваться на прогнозы, составленные с помощью наших технологий. На эти вопросы мы и постарались ответить в своём докладе, который был посвящён современным методам выявления мест, благоприятных для добычи промысловых гидробионтов, – поясняет Максим Васильевич.

 – А как давно были разработаны эти методы?

– История этих исследований получилась достаточно интересная. Мы с коллегами работаем в лаборатории нелинейных динамических систем под руководством члена-корреспондента РАН Сергея Владимировича Пранца. Многие годы, порядка 10 лет, наша команда, пришедшая в ТОИ ещё студентами, занималась исследованиями динамического хаоса, что к океанологии никакого отношения, на первый взгляд, не имеет.  Исследования динамического хаоса – это чистая теория, вихри в двумерных потоках и так далее. Однако, когда в 2011 году случилась авария на АЭС «Фукусима -1», то все те методы, которые мы нарабатывали, оказались очень удобны для моделирования миграции в морской воде радиационного загрязнения. Буквально за две недели нами было написана и оперативно опубликована статья, в которой мы смоделировали, куда могут направиться потоки фонящей воды. И сразу же возникла идея изучить возможность применения этой модели для рыбного промысла. Мы начали сотрудничать с Росрыболовством, коллегами из ТИНРО-Центра (сейчас – Тихоокеанский филиал ФГБНУ ВНИРО). Нам передали информацию о районах многолетнего промысла сайры и кальмара Бартрама, и мы использовали спутниковые данные, а также теорию динамического хаоса. Нам удалось сделать некий такой гибридный метод, который позволяет здесь, на берегу, оперативно оценить, где в данный момент могли бы быть скопления промысловых объектов.

– Ваш метод рассчитан на любых гидробионтов или какого-то определённого вида? 

– Наш метод адаптивен ко всем видам рыб и кальмаров, независимо от того, где они находятся – на поверхности или в придонном слое. Кроме того, мы планируем расширить его и на такой промысловый объект, как криль.

Стоит подчеркнуть, что для создания модуля, учитывающего все виды гидробионтов, важно  вовлечение в процесс разработки не только нас, как физиков-теоретиков, но и биологов, зоологов, гидрологов. Для этого мы активно сотрудничаем с коллегами из различных институтов, включая отраслевые исследовательские учреждения. Тихоокеанский океанологический институт им. В.И. Ильичева ДВО РАН специализируется на океанологии, поэтому мы также интегрируемся с кафедрой океанологии Санкт-Петербургского университета. Это позволяет нам вовлечь в работу исследователей разного профиля и расширить наши возможности.

– А в каких сферах?

– Теория динамического хаоса, особенно концепция хаотической адвекции, продолжает оставаться актуальной не только в контексте рыбной тематики, но и в других аспектах мониторинга и исследования океана.

Одна из наиболее актуальных – тема последствий катастрофы на АЭС «Фукусима-1». Мы моделируем потенциальные аварии, которые могли бы произойти и на других АЭС, допустим, атомной станции в японском городе Касивадзаки префектуры Ниигата, одной из мощнейших в мире, и с которой нас разделяет лишь Японское море.

Теперь обратим внимание на третий важный аспект – океанические вихри. Мы разработали технологию, позволяющую обнаруживать вихревые структуры с помощью спутниковых систем. Океанический вихрь визуально – это огромная «бочка» воды диаметром до 300 км и глубиной до километра или полутора. Такие вихри могут мигрировать в морской воде несколько лет и играть существенную роль в распространении фонящих вод. Вода, загрязнённая в результате событий на АЭС «Фукусима-1», попадает в эти вихри, где создаются условия для её скопления внутри границ этой «бочки». Мы разработали технологии, чтобы идентифицировать места скопления опасных вод, анализируя влияние границ вихрей.

Эти технологии уже масштабируются и применяются. Например, в Приморском крае. Мы выиграли региональный конкурс на предоставление грантов, проводимый Российским научным фондом и Приморским краем (грант складывается на паритетных условиях из средств РНФ и средств субъекта РФ). В его рамках реализовали экологическую работу по выявлению вихрей в районе реки Туманная и залива Посьет. Мы изучаем, как речные воды выходят в море, как формируются вихри, тянут эту воду до мыса Гамова, где сосредоточено немалое количество «морских огородов», на которых выращивают и разводят морских гидробионтов, и выясняем, как эти вихри влияют на экосистемы, в том числе марикультуру. Это позволяет нам применять наработки в области рыбного промысла, для решения проблем, связанных с аварией на АЭС «Фукусима-1», а также для других практических целей. Мы разработали математические модели, которые позволяют нам адаптировать наш подход к различным задачам и получить практические результаты. В том числе необходимые для важных отраслей экономики региона.

 Человеческий фактор

 – На практике удалось уже испытать ваш метод оперативного прогноза для рыбодобытчиков?

– Мы подходим к этапу тестирования нашей модели для промысловиков. Сейчас готовимся к тому, чтобы судам, находящимся в районах промысла, в оперативном режиме передавать наши данные, а с их стороны получать информацию – соответствуют ли наши прогнозы реальной картине, той, что наблюдается в месте ловли рыбы. 

Это тот этап, когда нам, учёным, необходимо наладить взаимодействие с рыбопромышленниками и курирующими эту отрасль структурами. В прошлом году мы работали с представителями отраслевой науки – в тестовом режиме передавали наши прогнозные (лагранжевые) карты, где на 10 суток вперёд моделируются места скопления промыслового объекта, например, скумбрии или иваси. Ожидалось, что именно отраслевая наука будет адаптировать нашу технологию к реальному промыслу.

Но пришли к пониманию, что, скорее всего, нам самим придётся работать с рыбопромышленниками напрямую, поскольку у профильных отраслевых институтов своя номенклатура и свой формат передачи данных. Кроме того, в прямом диалоге с рыбаками нам предстоит преодолеть пресловутый «человеческий фактор» и научить промышленников доверять науке.

На сегодня рыбный промысел в немалой степени базируется на опыте бывалых промысловиков, капитанов добывающих судов. И случалось так: мы выявили место скопления рыбы, составили карту, передали на борт рыбодобывающего судна. В ответ рыбаки говорят, что больше доверяют опыту людей, много лет работающих на промысле, и пойдут туда, куда, условно, «Михалыч» укажет. То есть, мы столкнулись с тем, что мало изобретать технологию, необходимо ещё и обучать людей пользоваться ею.

Собственно, это и ответ на вопрос, почему физики-теоретики стали участниками Дальневосточного рыбопромышленного форума.

Татьяна ЯРМОЛЕНКО

Фото предоставлено Денисом МАКАРОВЫМ и организаторами первого Дальневосточного рыбопромышленного форума