อัลกอริทึมเครื่องมือพยากรณ์ฝน

โดย...เอสกิโม

ปัจจุบันสภาวะโลกเปลี่ยนแปลงไปมาก ทำให้เกิดภัยพิบัติต่างๆ ทั้งปัญหาภัยแล้งและน้ำท่วม ทำให้ปริมาณผลผลิตทางการเกษตรของไทยในแต่ละปีออกมาไม่แน่นอนและยากที่จะคาดเดาได้ ส่งผลให้ปริมาณและคุณภาพในการผลิตลดลง ขณะเดียวกันเกษตรกรไทยก็ยังเจอปัญหาต้นทุนการผลิตที่สูงขึ้น จึงทำให้เกษตรกรไทยไม่รวยเหมือนชาติอื่นๆ

ดังนั้น ชินวัชร์ สุรัสวดี อาจารย์ประจำคณะเทคโนโลยีและสิ่งแวดล้อม มหาวิทยาลัยสงขลานครินทร์ วิทยาเขตภูเก็ต และผู้อำนวยการสถานวิจัยสิ่งแวดล้อมและภัยธรรมชาติอันดามัน (ANED) จึงได้คิดค้นพัฒนาอัลกอริทึม AMP (AMSUMIT Precipitation Retrieval Algorithm) สำหรับประมาณค่าหยาดน้ำฟ้าที่แม่นยำ เพื่อนำไปช่วยเหลือเกษตรกรไทยในการพยากรณ์ปริมาณน้ำฝนในแต่ละช่วง แต่ละปีว่าในบริเวณพื้นที่นั้นๆ จะมีปริมาณน้ำฟ้าที่จะตกลงมามากน้อยแค่ไหน

ประมาณค่าหยาดน้ำฟ้า หรืออัลกอริทึม AMP เป็นเครื่องมือประมาณการค่าหยาดน้ำฟ้าจากทั่วโลก โดยใช้ข้อมูลสังเกตการณ์จากดาวเทียมมิลลิมิเตอร์เวฟแบบพาสซีฟ ซึ่งคณะผู้วิจัยได้เริ่มพัฒนาตรวจสอบความถูกต้องสมจริงของแบบจำลองทางกายภาพ เพื่อใช้เป็นความสมจริงบนภาคพื้นดินทั่วโลก หลังจากนั้นจึงใช้แบบจำลองดังกล่าวในการฝึกอัลกอริทึม AMP ให้ประมาณค่าหยาดน้ำฟ้าและตัวแปรอุตุนิยมวิทยาต่างๆ

อัลกอริทึม AMP ใช้วิธีเครือข่ายประสาทเทียมเป็นสัญญาณนำเข้าเครือข่ายประสาทเทียม ที่ผ่านการประมวลผลเบื้องต้นเพื่อกำจัดสัญญาณที่ไม่ต้องการ ซึ่งผลวิจัยดังกล่าวจะนำมาใช้ตรวจสอบความถูกต้องของผลการประมาณค่าหยาดน้ำฟ้าจากอัลกอริทึม AMP กับสัญญาณสะท้อนที่สังเกตโดยเรดาร์ CloudSat ที่อยู่บนดาวเทียมและเปรียบเทียบกับข้อมูลหยาดน้ำฟ้าที่สังเกตจากมาตรวัดฝนทั่วโลก ซึ่งมีความแม่นยำบนพื้นที่ที่มีหิมะปกคลุมหรือเป็นทะเลน้ำแข็ง

ชินวัชร์ กล่าวเพิ่มเติมว่า อัลกอริทึม AMP เป็นผลงานที่ร่วมพัฒนากับ Prof. Dr.David H. Staelin ของสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ซึ่งถือเป็นอัลกอริทึมที่มีความทันสมัยที่สุด สามารถประมาณค่าหยาดน้ำฟ้าได้อย่างแม่นยำในทุกพื้นที่ ซึ่งผลงานวิจัยดังกล่าวสามารถนำไปช่วยประเมินสถานการณ์ปริมาณน้ำฝนอย่างมีประสิทธิภาพ เพื่อช่วยเตือนหรือเตรียมพร้อมรับมือภัยพิบัติและลดความสูญเสียในชีวิตและทรัพย์สินจากภัยธรรมชาติได้ดียิ่งขึ้น

ที่ผ่านมาได้มีการนำผลิตภัณฑ์ค่าประมาณหยาดน้ำฟ้า AMP ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อประชาชน ทั้งในเชิงเศรษฐศาสตร์และสังคม เช่น ใช้ในการศึกษาถึงสาเหตุที่แท้จริงของการที่แม่นํ้าโขงตอนล่างมีระดับน้ำต่ำที่สุดในรอบมากกว่า 50 ปี ในฤดูหนาวของปี 2553 ซึ่งผลการศึกษาชี้ให้เห็นว่ามีความเป็นไปได้มากที่สุด ที่เขื่อนไฟฟ้าพลังนํ้าขนาดใหญ่หลายเขื่อน ที่กั้นแม่นํ้าโขงตอนบนในประเทศจีนเป็นสาเหตุสำคัญ

รวมทั้งใช้ในการศึกษาสาเหตุวิกฤตน้ำท่วมบริเวณกลุ่มลุ่มแม่น้ำเจ้าพระยาท่าจีน ซึ่งเกิดขึ้นประมาณเดือน ต.ค.ธ.ค. 2554 ซึ่งพบว่า ปริมาณฝนที่ตกในพื้นที่กลุ่มลุ่มนํ้าดังกล่าวในปี 2554 มากกว่าค่าเฉลี่ยของปี 2549–2553 ทุกเดือน โดยมีค่ามากกว่าค่าปกติประมาณ 37% รวมทั้งการบริหารจัดการเขื่อนขนาดใหญ่ในกลุ่มลุ่มนํ้าดังกล่าวเป็นไปอย่างไม่มีประสิทธิภาพ

นอกจากนั้น ยังได้มีผลงานการพัฒนาเทคโนโลยีระบบพยากรณ์อากาศเชิงเลขความละเอียดสูงสำหรับประเทศไทย ซึ่งจะทำให้สามารถระบุตำแหน่งของหยาดนํ้าฟ้าหรือพายุได้อย่างละเอียด ซึ่งจะเป็นประโยชน์เป็นอย่างมากต่อการดำเนินชีวิตประจำวันของมนุษย์และการเตือนภัยพิบัติธรรมชาติล่วงหน้า และผลงานการพัฒนาอุปกรณ์รับรู้คลื่นความถี่มิลลิมิเตอร์เวฟแบบพาสซีฟ สำหรับใช้บนดาวเทียมเพื่อตรวจวัดหยาดน้ำฟ้าทั่วโลก เพื่อสามารถให้คำตอบเกี่ยวกับข้อกำหนดที่เหมาะสมของอุปกรณ์รับรู้ได้อย่างถูกต้อง โดยที่ไม่ต้องสร้างอุปกรณ์รับรู้แบบต่างๆ ขึ้นมาเพื่อทดลองจริง ซึ่งทำให้ประหยัดเวลาและค่าใช้จ่ายในการพัฒนาได้มากอีกด้วย

จากผลงานการพัฒนาอัลกอริทึม สำหรับหาค่าปริมาณน้ำฝนอย่างมีประสิทธิภาพ ส่งผลให้ ชินวัชร์ ได้รับรางวัลนักเทคโนโลยีรุ่นใหม่ ประจำปี 2555 โดยได้รับพระราชทานโล่รางวัลจากสมเด็จพระเทพรัตนราชสุดาฯ สยามบรมราชกุมารี ในการประชุมวิชาการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศไทย ครั้งที่ 38 โดยมูลนิธิส่งเสริมวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในพระบรมราชูปถัมภ์

นับว่าเป็นอีกเทคโนโลยีและนวัตกรรมหนึ่งที่มีประโยชน์ต่อภาคการเกษตรของไทย เพราะการพยากรณ์ปริมาณน้ำฝนที่แม่นยำ ทำให้เกษตรกรสามารถวางแผนการผลิตให้สอดคล้องกับปริมาณน้ำฝนที่จะตกในแต่ละปีได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยเฉพาะเกษตรกรที่อยู่ในพื้นที่ระบบชลประทานเข้าไม่ถึง