Sztuczna inteligencja dla inteligencji klimatycznej
Sztuczna inteligencja zmienia wiele sektorów. Usługi klimatyczne nie są wyjątkiem. „Od poprawy krótkoterminowych prognoz pogody po umożliwienie opracowywania długoterminowych prognoz klimatycznych, sztuczna inteligencja otwiera nowe drogi do zrozumienia ekstremalnych zjawisk klimatycznych i reagowania na ich występowanie”, wyjaśnia Andrea Castelletti, profesor na Politechnice w Mediolanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W wytyczaniu tych ścieżek pomaga zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu CLINT(odnośnik otworzy się w nowym oknie). W ramach projektu badacze opracowali innowacyjny model sztucznej inteligencji, który usprawnia wykrywanie, analizę przyczyn, przypisywanie i prognozowanie ekstremalnych zdarzeń obejmujących cyklony, fale upałów i susze. „Łącząc innowacje w zakresie uczenia maszynowego, interpretowalność fizyczną i technologie wdrożeniowe, zespół projektu CLINT z powodzeniem wypełnia lukę między klimatologią i usługami klimatycznymi, które można wykorzystać w praktyce”, dodaje Castelletti, który pełni funkcję koordynatora projektu.
Zestaw rozwiązań opartych na sztucznej inteligencji
Zespół zrzeszający ponad 60 badaczy z całej Europy, z których większość stanowili naukowcy na wczesnych etapach kariery, miał na celu rozwiązanie jednego z kluczowych problemów klimatologii - niewielkich możliwości wykrywania i stwierdzania przyczyn ekstremalnych zjawisk pogodowych. W tym celu badacze wykorzystali szereg technik sztucznej inteligencji, w tym między innymi konwolucyjne sieci neuronowe, autoenkodery i metody wykrywania przyczyn. Rezultatem tych prac jest zestaw rozwiązań obejmujących narzędzie oparte na sztucznej inteligencji pozwalające na wykrywanie cyklonów tropikalnych, hybrydowe rozwiązanie łączące fizykę i SI, które pozwala na stwierdzanie przyczyn fal upałów oraz algorytmy uczenia głębokiego do rekonstrukcji niekompletnych zestawów danych opadowych. „Wykorzystując wszechstronność sztucznej inteligencji istotnie usprawniliśmy przestrzenne i czasowe wykrywanie ekstremów oraz wzmocniliśmy przypisywanie poszczególnych zdarzeń antropogenicznym zmianom klimatu”, wyjaśnia Castelletti. „Zrekonstruowaliśmy również niekompletne zestawy danych obserwacyjnych i pogłębiliśmy nasze zrozumienie złożonych i jednoczesnych zdarzeń ekstremalnych”.
Zmiana danych klimatycznych w działania na rzecz klimatu
Rozwiązania opracowane w ramach projektu to nie tylko teoria - to także systemy umożliwiające realizację usług klimatycznych i przetwarzanie złożonych danych klimatycznych na praktyczne wnioski. Rozwiązanie hydrologiczne wspomagane sztuczną inteligencją usprawnia symulacje przepływu strumieni w ponad 35 000 europejskich zlewniach i umożliwia planowanie energetyczne oparte na informacjach o klimacie. W sektorze rolniczym model oparty na sztucznej inteligencji jest wykorzystywany do obniżenia wymagań obliczeniowych symulacji upraw o cztery rzędy wielkości przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego poziomu dokładności prognoz. Wskaźniki suszy oparte na rozwiązaniach wypracowanych przez zespół wykazały, że miejsca występowania susz przesuwają się na północ. Władze mogą wykorzystać te informacje w celu wdrażania skutecznych działań adaptacyjnych. „Wszystkie te osiągnięcia pokazują nie tylko doskonałość naukową, ale także wysoką skuteczność rozpowszechniania, interdyscyplinarną współpracę i wysoki poziom gotowości operacyjnej pozwalający na zastosowanie rozwiązań w rzeczywistych warunkach”, zauważa Castelletti.
Wykorzystywanie sztucznej inteligencji w usługach klimatycznych
Włączając sztuczną inteligencję do usług klimatycznych, zespół projektu CLINT przyczynił się do opracowania niezawodnych, przyszłościowych i opartych na danych procesów decyzyjnych w całej Europie. „Co najważniejsze, zespół projektu CLINT wykazał, że sztuczna inteligencja może znacząco wesprzeć zdolności adaptacyjne Europy w obliczu zmiany klimatu nie tylko poprzez innowacje technologiczne, ale także poprzez udostępnianie wiedzy, praktyki otwartej nauki i wsparcie kolejnego pokolenia klimatologów”, podsumowuje Castelletti. Naukowcy pracują obecnie nad pełną operacjonalizacją usług klimatycznych opartych na sztucznej inteligencji, zapewniając ich długoterminową przydatność i wykorzystanie przez władze publiczne, dostawców usług klimatycznych i prywatne przedsiębiorstwa.
