Πρόβλεψη καιρού με AI: Καλύτερα και από υπερυπολογιστή!

Ένα νέο AI σύστημα θα μπορούσε να μεταμορφώσει το τοπίο της πρόγνωσης του καιρού. Το σύστημα, με την ονομασία Aardvark Weather, παράγει προβλέψεις δεκάδες φορές ταχύτερα από τα παραδοσιακά συστήματα πρόγνωσης χρησιμοποιώντας ένα κλάσμα της υπολογιστικής ισχύος, όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές στην εργασία τους που δημοσιεύθηκε  την Πέμπτη 20 Μαρτίου στο περιοδικό Nature.

«Τα συστήματα πρόγνωσης καιρού στα οποία όλοι βασιζόμαστε έχουν αναπτυχθεί επί δεκαετίες, αλλά μέσα σε μόλις 18 μήνες καταφέραμε να δημιουργήσουμε κάτι που είναι ανταγωνιστικό με τα καλύτερα από αυτά τα συστήματα, χρησιμοποιώντας μόλις το ένα δέκατο των δεδομένων σε έναν επιτραπέζιο υπολογιστή», ανέφερε σε δήλωσή του ο Richard Turner, μηχανικός στο Πανεπιστήμιο του Cambridge στο Ηνωμένο Βασίλειο.

Οι τρέχουσες μετεωρολογικές προβλέψεις παράγονται με την εισ αγωγή δεδομένων σε πολύπλοκα μοντέλα Φυσικής, μια διαδικασία πολλών σταδίων που απαιτεί αρκετές ώρες σε έναν ειδικό υπερυπολογιστή.

Το Aardvark Weather παρακάμπτει αυτή την απαιτητική διαδικασία: το μοντέλο μηχανικής μάθησης χρησιμοποιεί ακατέργαστα δεδομένα από δορυφόρους, μετεωρολογικούς σταθμούς, πλοία και μετεωρολογικά μπαλόνια για να κάνει τις προβλέψεις του χωρίς να βασίζεται σε ατμοσφαιρικά μοντέλα. Τα δορυφορικά δεδομένα είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τις προβλέψεις του μοντέλου, σημειώνει η ομάδα.

Αυτή η νέα προσέγγιση θα μπορούσε να προσφέρει σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά το κόστος, την ταχύτητα και την ακρίβεια των μετεωρολογικών προβλέψεων. Αντί να απαιτείται ένας υπερυπολογιστής και μια ειδική ομάδα, το Aardvark Weather μπορεί να δημιουργήσει μια πρόγνωση σε έναν συνηθισμένο υπολογιστή μέσα σε λίγα λεπτά.

Η ομάδα συνέκρινε τις επιδόσεις του Aardvark Weather με τα υπάρχοντα συστήματα πρόβλεψης σε παγκόσμιο επίπεδο. Χρησιμοποιώντας μόλις το 8% των δεδομένων παρατήρησης που χρειάζονται τα παραδοσιακά συστήματα πρόβλεψης, το Aardvark ξεπέρασε το εθνικό σύστημα GFS (Global Forecast System) των ΗΠΑ και ήταν συγκρίσιμο με τις προβλέψεις της Μετεωρολογικής Υπηρεσίας.

Ωστόσο, η χωρική ανάλυση του Aardvark είναι κάπως χαμηλότερη από εκείνη των σημερινών συστημάτων πρόγνωσης, γεγονός που θα μπορούσε να καταστήσει τις αρχικές προβλέψεις του λιγότερο σημαντικές για την υπερτοπική πρόγνωση του καιρού. Το Aardvark Weather λειτουργεί με ανάλυση 1,5 μοίρας, που σημαίνει ότι κάθε πλαίσιο στο πλέγμα του καλύπτει 1,5 μοίρα γεωγραφικού πλάτους και 1,5 μοίρα γεωγραφικού μήκους. Για σύγκριση, το GFS χρησιμοποιεί πλέγμα 0,25 μοιρών.

Παρόλα αυτά, οι ερευνητές δήλωσαν επίσης ότι επειδή η AI μαθαίνει από τα δεδομένα που της παρέχονται, θα μπορούσε να προσαρμοστεί για να προβλέπει τον καιρό σε συγκεκριμένους τομείς, όπως θερμοκρασίες για την αφρικανική γεωργία ή ταχύτητες ανέμου για ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στην Ευρώπη. Το Aardvark μπορεί να ενσωματώσει περιφερειακά δεδομένα υψηλότερης ανάλυσης, όπου υπάρχουν, για να βελτιώσει τις τοπικές προβλέψεις.

«Αυτά τα αποτελέσματα είναι μόνο η αρχή του τι μπορεί να επιτύχει το Aardvark», δήλωσε η συν-συγγραφέας της μελέτης Anna Allen, του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ. «Αυτή η προσέγγιση μάθησης μπορεί εύκολα να εφαρμοστεί σε άλλα προβλήματα πρόγνωσης του καιρού, για παράδειγμα σε τυφώνες, πυρκαγιές και ανεμοστρόβιλους. Πέρα από τον καιρό, οι εφαρμογές της επεκτείνονται στην ευρύτερη πρόβλεψη του γήινου συστήματος, συμπεριλαμβανομένης της ποιότητας του αέρα, της δυναμικής των ωκεανών και της πρόβλεψης των θαλάσσιων πάγων».

Το Aardvark θα μπορούσε επίσης να υποστηρίξει περιοχές του κόσμου που δεν διαθέτουν τους πόρους για να βελτιώσουν τις προβλέψεις τους.

«Το επίτευγμα του Aardvark δεν αφορά μόνο την ταχύτητα, αλλά και την πρόσβαση», δήλωσε ο Scott Hosking, ερευνητής Τεχνητής Νοημοσύνης στο Ινστιτούτο Alan Turing στο Ηνωμένο Βασίλειο. «Μεταφέροντας την πρόγνωση του καιρού από τους υπερυπολογιστές στους επιτραπέζιους υπολογιστές, μπορούμε να εκδημοκρατίσουμε την πρόγνωση, καθιστώντας αυτές τις ισχυρές τεχνολογίες διαθέσιμες σε αναπτυσσόμενα έθνη και περιοχές με έλλειψη δεδομένων σε όλο τον κόσμο».

[via]