MEDEA Prekogranično upravljanje rizikom od katastrofa
Projektu je cilj izgradnja višedimenzionalnog sustava za procjenu rizika od potresa u prekograničnim područjima. U fokusu ovog projekta su procjene seizmičkog rizika; od šteta na građevinskim strukturama do psiholoških posljedica za pojedince
MEDEA (Multidimensional seismic risk assessment through explainable artificial inteligence) koji spada u projekte Prekogranične prevencije i pripravnost te onečišćenje mora, partnerski je projekt UCPM-a, koji vodi Sveučilište eCampus. Konzorcij ima četiri partnera iz tri različite europske zemlje, i to Italije (eCampus i UniPI), Hrvatske (Međimurska županija) i Slovenije (GZS), a predviđeno je trajanje dvije godine, s ukupnim proračunom od 1.076.463 € (EU doprinos je 911.500 €). Projekt je startao 1. prosinca 2022. godine, a završava 30. studenog 2024. godine. Projektu je cilj izgradnja višedimenzionalnog sustava za procjenu rizika od potresa u prekograničnim područjima. U fokusu ovog projekta su procjene seizmičkog rizika; od šteta na građevinskim strukturama do psiholoških posljedica za pojedince.
Opći cilj projekta MEDEA je prekogranično upravljanje rizikom od katastrofa kroz prevenciju i pripravnost u Europi i susjednim zemljama EU. Prijedlog je usredotočen na smanjenje utjecaja seizmičkih događaja i poboljšanje otpornosti, odnosno sposobnosti da se odupru, apsorbiraju, prilagode i oporave od učinaka potresa na pravovremen i učinkovit način. Projekt slijedi ovaj opći cilj tako što predlaže inteligentni sustav za višedimenzionalnu procjenu seizmičkog rizika u prekograničnim područjima. Sustav, dakle, koristi umjetnu inteligenciju za procjenu gubitaka uzrokovanih potresom na temelju predviđene štete na strukturama (npr. zgradama), također predviđajući psihološke posljedice za uključene pojedince. Pritom se projekt usredotočio na obitelji i individualne, relacijske i kontekstualne čimbenike koji bi mogli pojačati psihološku neprilagođenost članova obitelji u slučaju seizmičkih događaja. Projekt također razmatra moguće srednjoročne i dugoročne psihološke posljedice za pojedince uključene u seizmičke događaje kako bi se pomoglo u identificiranju obitelji u riziku od psihološke neprilagođenosti, predviđajući, a ujedno i prevenirajući nastanak PTSP-a.
Prirodne katastrofe
Unutar projekta MEDEA, specifični zadaci WP3 bili su: identificiranje referentnih struktura te odabir i izračun najboljih EDP-ova za kvantificirati učinak seizmičkih djelovanja na konstrukcije. Štoviše, što se tiče psiholoških aspekata, WP3 ima za cilj identificirati reprezentativne obitelji na temelju socio-demografskih/psiholoških pokazatelja i postaviti eksperimentalni protokol - postupke i kriterije koji se koriste za otkrivanje reprezentativne obitelji na temelju njihovih sociodemografskih i psiholoških pokazatelja.
Prirodne katastrofe su posljedice događaja izazvanih prirodnim opasnostima koje nadmašuju lokalne kapacitete odgovora i imaju ozbiljan utjecaj na socioekonomski razvoj i pogođeno stanovništvo, uzrokujući značajan gubitak života, ozlijeđenih i štetu na infrastrukturi. Potresi su jedna od najrazornijih i najčešćih prirodnih katastrofa povezanih s hitnim slučajevima koji svake godine pogađaju milijune ljudi diljem svijeta.
Unutar projekta MEDEA sustav kombinira analitičke/numeričke metode s modelima objašnjive umjetne inteligencije (XAI) za procjenu štete na strukturama, gubitke i psihološke posljedice za ljude. Sustav će nadležnim tijelima biti dostupan besplatno, kao web aplikacija. Zahvaljujući XAI-u, sustav je pogodan za tijela civilne zaštite jer daje procjene s objašnjenjima procesa razmišljanja i zaključivanja. Sustav će se primijeniti na pilot seizmička područja na talijansko-slovenskoj i slovensko-hrvatskoj granici. Tri zemlje EU-a uključene u projekt surađivat će i osigurati podatke o prekograničnim seizmičkim područjima u kojima će se provoditi pilot studije.
Zahvaljujući umjetnoj inteligenciji, sustav tijelima civilne zaštite daje procjene s objašnjenjima procesa razmišljanja i zaključivanja, što će pomoći pri planiranju strategija ublažavanja šteta i gubitaka. Sustav uči iz novih podataka o seizmičkim događajima, građevinama i obiteljima, čime se povećava točnost. Sustav će također pomoći identificirati/podržati obitelji u srednjoročnom/dugoročnom riziku od psiholoških posljedica, npr. obitelji s niskim prihodima, one koje su već doživjele traumatične događaje ili s djecom s invaliditetom.
Točna procjena seizmičkog rizika u prekograničnim područjima
Glavni cilj je dizajnirati i razviti sustav koji će pomoći stručnjacima da provedu točnu procjena seizmičkog rizika u prekograničnim područjima. Sustav provodi višedimenzionalnu procjenu seizmičkog rizika koji procjenjuje razinu oštećenja struktura, ekonomske i psihološke gubitke te posljedice za uključene pojedince.
Tipični postupci procjene rizika procjenjuju štetu na građevinama zbog seizmičkog događaja na temelju EDP vrijednosti svake strukture. EDP kvantificira kako strukture reagiraju na seizmička djelovanja na temelju unutarnjih sila i kinematičkih parametara.
Uobičajeni postupci procjene rizika ne uzimaju u obzir sve aspekte koji mogu odrediti psihološke posljedice za pojedince uključene u istraživanje. Razne psihološke studije pokazale su da ljudi koji žive u područjima katastrofe mogu razviti PTSP, traumatsku tugu, anksioznost, depresiju i suicidalne ideje. Također, siromaštvo, spol, dob, prethodna psihijatrijska povijest, prethodna iskustva traumatskih događaja, gubitak voljenih osoba, kao i invaliditet su se pokazali kao čimbenik rizika za PTSP. U ovoj liniji istraživanja, potrebno je dublje istražiti obiteljske faktore (obiteljska klima, bračna i funkcioniranje roditeljstva) jer mogu pojačati psihološku neprilagođenost članova obitelji.
Specifični ciljevi, od kojih svaki uvodi novinu u postojeće postupke, su sljedeći:
1. Učenje točnijih korelacijskih funkcija izravno iz podataka korištenjem umjetnih inteligencija umjesto unaprijed definiranih (i možda nepreciznih) korelacijskih funkcija;
2. Mogućnost provođenja procjene rizika čak i u prekograničnim područjima gdje je poznavanje struktura nepotpuno;
3. Omogućavanje postupaka procjene rizika sve preciznije zahvaljujući EXplainable mogućnosti učenja umjetne inteligencije (XAI) čim novi podaci budu dostupni (mjerenja/izračuni napravljeni na strukturama ili psihološke procjene);
4. Razmatranje srednjoročnih i dugoročnih psihičkih posljedica za pojedince uključene u identifikaciju obitelji u riziku od psihološke neprilagođenosti, predviđanje/prevencija nastanka PTSP-a. Krajnji korisnici su tijela civilne zaštite, nadležna tijela i javne uprave. Tijela civilne zaštite imat će mogućnost koristiti sustav za definiranje bolje postupke upravljanja u hitnim slučajevima. Javna uprava će imati koristi od korištenja procjene strukturnih oštećenja, psiholoških posljedica i gubitaka za poboljšanje strategije ublažavanja posljedica.
Sudionici projekta
U projektu sudjeluju partneri iz tri zemlje:
- • Università eCampus (eCampus), Italija;
- • Università di Pisa (UNIPI), Italija;
- • Međimurska županija (MŽ), Hrvatska: (Alan Resman, voditelj tima, Marija Stanković, Marija Marciuš, Željka Kovač);
- • Gasilska Zveza Slovenije (GZS), Slovenija.
eCampus će pružiti stručnost u građevinskom inženjerstvu, geotehničkom inženjerstvu i psihologiji. UNIPI će pružiti stručnost u računalnom inženjerstvu i objašnjivoj umjetnoj inteligenciji (XAI), i dječjoj neurologiji i psihijatriji. Druga dva sudionika, SCZMz, i GZS će predložiti prekogranična pilot područja, uključujući i udrugu ANCI koja surađuje s eKampus. ANCI, SCZMz i GZS također će dati svoje znanje o teritoriju i podatke koji opisuju strukture i obitelji u pilot područjima. eCampus i UNIPI imaju odgovarajuće resurse za ispunjavanje svojih uloga jer su profesori i uključeni istraživači postigli relevantne rezultate u temama projekta (potresno inženjerstvo, konstruktivno i geotehničko inženjerstvo, psihologija, računalno inženjerstvo, umjetna inteligencija, dječja neurologija i psihijatrija) što je dokazano njihovim publikacijama u recenziranim međunarodnim časopisima i zbornicima radova na konferencijama.
MŽ i GZS se uklapaju u projekt jer p redstavljaju tijela zadužena za upravljanje rizicima i izvanrednim situacijama na teritorijima na kojima će se provoditi pilot studije. eCampus i UNIPI međusobno će se nadopunjavati jer će inženjeri eCampusa pružiti inženjerima UNIPI-ja rezultate strukturnih analiza provedenih na referentnim konstrukcijama. Ove podatke koristit će inženjeri UNIPI-ja za projektiranje i razvoj sustava XAI jezgre. Međimurska županija (Mž) i Gasilska zveza Slovenije (GZS) podijelit će svoje poznavanje teritorija i pružit će podatke koji opisuju strukture i obitelji u pilot područjima u kojima će se provoditi pilot studije.
Šest faza projekta
Projekt se sastoji od šest faza:
Prva faza razmatra različite vrste konstrukcija (zgrade, geotehnički sustavi itd.). Izrađuje se baza podataka koja sadrži skup referentnih struktura (benchmark strukture), od kojih je svaki predstavljen korištenjem skupa vrijednosti geometrijskih i mehaničkih parametara (tehnički parametri). Referentne strukture čine reprezentativan uzorak tipova struktura koje se mogu nalaziti u postojećim prekograničnim seizmičkim područjima. U slučaju zgrada, primjerice, baza podataka sadrži referentne zgrade čiji tehnički parametri uključuju vrstu zgrade, materijal(e) od kojih je zgrada napravljena, broj katova, itd. Primjeri referentnih zgrada mogu biti dvokatne kuće od betona, zidane crkve, jednokatne kuće od opeke, itd. Svakoj referentnoj strukturi dodijeljena je klasa na temelju vrijednosti tehničkih parametara. Sve referentne strukture u klasi imaju slične vrijednosti tehničkih parametara. Ovaj postupak se ponavlja za ostale vrste konstrukcija koje treba uzeti u obzir, npr. mostovi, potporni zidovi itd.
Druga faza definira skup referentnih seizmičkih djelovanja prema kojima se repariraju građevine i predmet su simuliranih scenarija. Radnje se odabiru na temelju akcelerograma za sastavljanje reprezentativnog skupa seizmičkih djelovanja koja karakteriziraju niz potresa koji će se vrlo vjerojatno dogoditi u prekograničnim seizmičkim područjima. Rezultat ove faze je opći model mogućih seizmičkih djelovanja, s njihovim učincima na referentnu točku strukture.
Treća faza koristi analitičke i numeričke metode za izračun EDP vrijednosti referentne strukture. Ove vrijednosti se koriste pri procjeni EDP vrijednosti postojećih građevina (prave građevine) podložnih seizmičkom djelovanju. Konkretno, EXplainable Artificial Inteligence (XAI) koristi se za povezivanje svake stvarne strukture na temelju kriterija sličnosti izvedenih iz podataka. Ova faza je najprikladnija jer se njome dobiva niz vrijednosti EDP koje su vrlo bliske onima koje se mogu dobiti računalno intenzivnim strukturalnim analizama.
Četvrta faza uključuje drugu dimenziju u procjeni seizmičkog rizika, odnosno psihološke učinke za pojedince uključene u seizmički događaj. Studija će odrediti reprezentativne obitelji prema socio-demografskim pokazateljima (npr. ukupni prihod, razina obrazovanja itd.) i psihološkim pokazateljima (npr. mentalno zdravlje, invaliditet djece, itd.), uključujući pregled literature. Razmatrat će se i obiteljski odnosi, npr. obitelj, klima, kvaliteta bračnih i suroditeljskih odnosa te roditeljsko ponašanje. Reprezentativne obitelji bit će povezane s klasom obitelji (također vrstom obitelji), a razmatrat će se njihova razina psihološke ranjivosti (niska, srednja ili visoka) u slučaju traume događanja. Metodologija je vrlo prikladna za ovaj cilj jer može identificirati obitelji u opasnosti od psihološke neprilagođenosti, čime je moguće predvidjeti/spriječiti nastanak posttraumatskih stresnih poremećaja i depresivnih stanja.
Peta faza koristi XAI za predviđanje štete i gubitaka uslijed seizmičkog događaja (potencijal ili se dogodilo) na temelju procjena napravljenih u prethodnim fazama. Metodologija je najprikladniji način za postizanje cilja jer koristi snagu XAI za izdvajanje skrivenih informacija iz podataka za dobivanje vrlo preciznih predviđanja. Postojeća procjena rizika i postupci samo procjenjuju štete i gubitke s pomoću korelacijskih funkcija koje karakteriziraju mnogo parametara. Teško je kvantificirati te vrijednosti parametara s visokom točnošću uzimajući u obzir dati seizmički događaj. Zato postojeće procedure mogu generirati netočne procjene šteta i gubitaka.
Šesta faza provodi višedimenzionalnu procjenu seizmičkog rizika u pilot prekograničnom projektu područja po izboru partnera (Hrvatska, Italija i Slovenija). To omogućuje testiranje sustava u stvarnim scenarijima i pomoć u promicanju sustava državnim tijelima u sve većem broju zemalja EU.
