Sauver des gens gr?ce aux mathématiques
Des chercheurs de l'ETH Zurich et du MIT ont développé une méthode de calcul pour accélérer les recherches lors des sauvetages en mer. Le nouvel algorithme permet de prédire où des objets ou des personnes seront poussés à la surface de la mer.
Chaque année, des centaines de personnes se noient en pleine mer à la suite d'un accident de bateau ou d'un crash d'avion. Les sauveteurs en mer ont peu de temps pour récupérer les personnes à la dérive, car la probabilité de retrouver une personne vivante diminue de manière significative après six heures. Outre les marées et les conditions météorologiques changeantes, l'instabilité des courants c?tiers complique les opérations de sauvetage.
Une équipe internationale de chercheurs dirigée par George Haller, professeur de dynamique non linéaire à l'ETH Zurich, a enrichi les stratégies de recherche utilisées aujourd'hui de nouvelles connaissances sur ces courants instables. En utilisant des outils issus des théories des systèmes dynamiques ainsi que des données des garde-c?tes, l'équipe a développé un algorithme capable de prédire où les personnes et les objets à la surface de la mer seront entra?nés. "Nous espérons que notre travail aidera à sauver davantage de vies humaines", explique Mattia Serra, ancien post-doctorant à l'ETH Zurich, aujourd'hui boursier post-doctoral à Harvard et premier auteur de l'étude récemment publiée dans la revue spécialisée. Nature Communications publiée dans le cadre de cette étude.
Un algorithme mène aux disparus
Aujourd'hui, les opérations de sauvetage en mer utilisent des modèles sophistiqués de la dynamique marine et des prévisions météorologiques pour prédire la trajectoire d'un objet à la dérive. Cependant, ces prévisions sont souvent imprécises dans des eaux c?tières en rapide évolution en raison de paramètres incertains et du manque de données. Cela peut avoir pour conséquence de lancer une recherche au mauvais endroit et de perdre ainsi beaucoup de temps.
Gr?ce à des calculs mathématiques, les chercheurs ont découvert que les objets flottant à la surface de l'océan se rassemblent le long de certaines lignes ressemblant à des courbes. Ces profils dits TRansient Attracting Profiles (TRAPs), c'est-à-dire des profils d'attraction temporaire, ne sont pas visibles à l'?il nu, mais peuvent être déterminés à partir des données de courant de la surface de la mer gr?ce au nouvel algorithme de l'équipe de l'ETH. Ils permettent de planifier rapidement et précisément les itinéraires des opérations de sauvetage, qui sont moins sensibles aux informations incertaines sur le moment et le lieu de l'accident.
Un nouvel outil pour le sauvetage en mer
Dans le cadre de deux expériences distinctes menées près de Martha's Vineyard, au large de la c?te nord-est américaine, les chercheurs ont testé le nouvel algorithme de recherche en collaboration avec une équipe du département d'ingénierie mécanique du MIT, un groupe de la Woods Hole Oceanographic Institution et les garde-c?tes américains. Ils ont utilisé les mêmes données en temps réel que les garde-c?tes américains et ont observé comment les bouées déployées et les mannequins se rassemblaient le long des courbes calculées. "Nous avons testé plusieurs approches et c'était la seule qui fonctionnait en continu sur le terrain", souligne Haller.
"Nos résultats sont faciles à interpréter, rapidement disponibles et peu co?teux à mettre en ?uvre", explique Serra. De plus, la méthode permettrait également de calculer des objets plus grands flottant à la surface de la mer, comme par exemple la propagation d'une marée noire. Dans une prochaine étape, la méthode sera testée dans d'autres régions maritimes. "Nous espérons que cette méthode deviendra un outil standard pour les garde-c?tes", conclut Haller.
Référence bibliographique
Serra M, Sathe P, Rypina I, Kirincich A, Ross SD, Lermusiaux P, Allen A, Peacock T, Haller G : Search and rescue at sea aided by hidden flow structures, Nature Communications, 26 May 2020, doi : page externe10.1038/s41467-020-16281-x