Studenci z Poznania pokazali, jak przewidzieć zakwity sinic i wygrali konkurs NASA

Studenci z Politechniki Poznańskiej napisali program prognozujący z miesięcznym wyprzedzeniem, gdzie na Ziemi pojawi się zakwit sinic. I dzięki temu znaleźli się wśród zwycięzców konkursu NASA Space Apps Challenge.

NASA Space Apps Challenge to międzynarodowy, interdyscyplinarny maraton pomysłów (hackathon) Narodowej Agencji Aeronautyki i Przestrzeni Kosmicznej Stanów Zjednoczonych (NASA). Uczestnicy, w ciągu 48 godzin, na podstawie danych udostępnionych przez NASA, muszą stworzyć projekt do jednego z kilkunastu zadań, wyznaczonych przez agencję. Zadania skupiały się wokół ochrony oceanów, Księżyca, planet czy przestrzeni kosmicznej.

Nagrody przyznano pod koniec stycznia w sześciu kategoriach. Drużyna The Great Bloom Theory otrzymała tytuł światowego zwycięzcy w kategorii „Best use of science” (najlepsze wykorzystanie metody naukowej). Zespół z Politechniki Poznańskiej tworzą: Maciej Czyżewski, Kamil Piechowiak i Daniel Nowak.

„Program komputerowy, który studenci napisali w czasie trwania 48-godzinnego hackathonu, potrafi przewidzieć z miesięcznym wyprzedzeniem, w których miejscach na Ziemi pojawi się wykwit sinic. Rozwiązanie w założeniu pozwoli na tworzenie symulacji wpływu zmian w środowisku na zakwit” – poinformowali przedstawiciele Politechniki Poznańskiej.

Trafność prognozy sięga 92 proc. A przez to jest najlepszym dotychczas uzyskanym wynikiem. Program wykorzystuje uczenie maszynowe.

Młodzi badacze opracowali swój algorytm bazując na danych z programu NASA MODIS-Aqua. W ramach tej inicjatywy satelity okrążają Ziemię raz na dzień lub dwa i mierzą widmo światła. Dzięki temu można chociażby dowiedzieć się, jakie jest stężenie chlorofilu w poszczególnych częściach oceanu.

Studenci postanowili użyć tych danych, aby skonstruować algorytm prognozujący, gdzie taki zakwit pojaw się w przyszłości. Laureaci zostali zaproszeni do siedziby NASA, aby skonfrontować zwycięskie rozwiązanie z aktualnie istniejącym.

Sinice należą do królestwa bakterii. Ponieważ organizmy te są samożywne – zdolne do tlenowej fotosyntezy i zawierają chlorofil – dawniej uważano je za rośliny. Zamieszkują zarówno morza i oceany, jak i wody słodkie – jeziora, stawy, baseny. Występują też w glebach, na korze drzew, czy na lodowcach.

Sinice mogą tworzyć w zbiornikach wodnych zakwity. W wyniku takich zakwitów na wodzie powstawać może charakterystyczna piana czy kożuch z tych mikroorganizmów. A to blokuje rozwój morskiej faunie i florze. Sinice powodują bowiem zmętnienie wody i ograniczają jej przejrzystość.

Gdy zakwit się skończy, a sinice obumrą i opadną na dno zbiornika, rozkładane są przez bakterie tlenowe. W tym procesie intensywnie zużywany jest tlen, którego po pewnym czasie zaczyna brakować innym żyjącym w otoczeniu organizmom. Gdy brakuje tlenu, rozkład kontynuowany jest przez bakterie beztlenowe, które uwalniają do środowiska szkodliwy dla organizmów siarkowodór. W ten sposób powstawać mogą w morzach martwe strefy – obszary o obniżonej ilości tlenu lub całkowite pustynie tlenowe, w których zamiera życie.

Źródło: Serwis Nauka w Polsce – www.naukawpolsce.pap.pl