هوش مصنوعی بلایای آب‌و‌هوایی را با دقت بالا پیش‌بینی می‌کند

هوش مصنوعی برای افزایش دقت در پیش‌بینی آب و هوای شدید به کار گرفته می‌شود.

به گزارش پایگاه علم و پژوهش نیوز و به نقل از خبرگزاری آنا، در میان پیشرفت هوش مصنوعی در چین، آخرین کاربرد این فناوری در حوزه هواشناسی است که در آن از فناوری هوش مصنوعی برای افزایش دقت پیش‌بینی ‌های آب و هوایی استفاده می‌شود و یک مکانیزم مقابله موثرتر برای بلایای آب و هوایی در طول تابستان که توسط امواج گرما، باران‌های شدید و طوفان‌ها رخ می‌دهد، ارائه می‌کند.

آزمایشگاه هوش مصنوعی شانگ‌های در ژوئیه و اوت سال جاری (تیر و مرداد ماه)، مدل هواشناسی «فنگو» خود را در یک عملیات آزمایشی برای تقویت سرویس پیش‌بینی و هشدار برای طوفان‌های جدی و شدید به کار گرفت. این عملیات آزمایشی با همکاری مرکز ملی هواشناسی چین و سرویس هواشناسی شانگ‌های انجام شد.

هوش مصنوعی طوفان‌ها را دقیق‌تر از مراکز اروپایی و آمریکایی پیش‌بینی می‌کند

برای طوفان داکسوری که قوی‌ترین طوفان چین در تابستان امسال بود، خطای پیش‌بینی ۲۴ ساعته مدل فنگو ۳۸.۷ کیلومتر است که به طور قابل توجهی کمتر از خطای پیش‌بینی مرکز اروپایی پیش‌بینی میان‌مدت وضع هوا (ECMWF) در ۵۴.۱۱ کیلومتر، یا خطای پیش‌بینی مرکز ملی پیش‌بینی محیط زیست آمریکا (NCEP) در ۵۴.۹۸ کیلومتر است.

برای طوفان خانون که هفته گذشته بخش‌هایی از شمال شرق چین را در نوردید، خطای پیش‌بینی ۴۸ ساعته مدل فنگو ۴۷.۵ کیلومتر است، در حالی که خطای پیش‌بینی مرکز اروپایی پیش‌بینی میان‌مدت وضع هوا ۵۴.۵ کیلومتر و خطای پیش‌بینی مرکز ملی پیش‌بینی محیط زیست آمریکا ۶۳.۸ کیلومتر است.

مدل فنگو در فروردین امسال به طور مشترک توسط آزمایشگاه هوش مصنوعی شانگهای، چندین دانشگاه و موسسه تحقیقاتی چین و رصدخانه هواشناسی مرکزی شانگ‌های توسعه یافت.

فنگو درواقع یک مدل پیش‌بینی آب و هوای متوسط جهانی مبتنی بر فناوری یادگیری عمیق چند وجهی و چند وظیفه‌ای است. این مدل می‌تواند متغیر‌های اصلی جوی را با وضوح بالا برای بیش از ۱۰ روز پیش‌بینی کند که نسبت به مدل‌های سنتی دقیق‌تر است.

پیش‌بینی آب و هوای جهانی با دقت بالا برای ۱۰ روز آینده

برخلاف مدل‌های سنتی که بیشتر روی ابرکامپیوتر‌ها اجرا می‌شوند، مدل فنگو تنها به یک واحد پردازش گرافیکی نیاز دارد تا پیش‌بینی آب و هوای جهانی با دقت بالا را برای ۱۰ روز آینده در ۳۰ ثانیه تولید کند.

به گفته یکی از محققان آزمایشگاه هوش مصنوعی شانگهای، هنوز فضای زیادی برای بهبود پیش‌بینی آب و هوا توسط هوش مصنوعی وجود دارد. به عنوان مثال، پیش‌بینی آب و هوا برای یک منطقه در یک شهر در حال حاضر قابل دستیابی است و امید به آینده وجود دارد که بتوان آن را جزئی‌تر کرد مثلا به سطح خیابان گسترش داد.

به گفته گروه تحقیقاتی فنگو، فناوری هوش مصنوعی کارایی پیش‌بینی آب و هوا را بهبود داده است، اما طبیعتا پیش‌بینی دقیق آب و هوا هنوز دشوار است. این مدل از هوش مصنوعی می‌تواند مدل‌های فیزیکی سنتی را در آینده تکمیل کند و اطلاعات دقیق‌تری از پیش‌بینی آب وهوا برای کشاورزی، جنگلداری، دامداری، ماهیگیری، هوانوردی، ناوبری و امنیت عمومی فراهم کند.

همچنین فناوری هوش مصنوعی را می‌توان در طیف گسترده‌تری از تحقیقات علوم زمین در محیط زیست، نجوم، زمین شناسی و دیگر زمینه‌ها برای حمایت از خنثی سازی کربن، پیش‌گیری و کاهش بلایای طبیعی و امنیت انرژی به کار گرفت.

پیش‌بینی عددی سنتی آب و هوا در پیش‌بینی آب و هوا و هشدار زودهنگام فاجعه موفق بوده است. با این حال، با رشد آهسته قدرت محاسبات و پیچیدگی رو به رشد مدل‌های فیزیکی، تنگنای پیش‌بینی عددی به طور فزاینده‌ای برجسته شده است.

به گفته سازمان جهانی هواشناسی، اثربخشی پیش‌بینی آب و هوای متوسط جهانی تنها می‌تواند تا یک روز در هر ۱۰ سال بهبود یابد. انتظار می‌رود روش‌های پیش‌بینی هوش مصنوعی مبتنی بر داده، پیش‌بینی با دقت بالا را با هزینه‌های محاسباتی بسیار کم‌تر محقق کند.

دقیق‌تر از مدل‌های اروپایی و آمریکایی

«پنگو» مدل دیگری است که توسط چین توسعه یافته و برای پیش‌بینی دقیق آب و هوا مورد استفاده قرار گرفته است. یافته‌های تیم تحقیقاتی موسسه هواوی کلود با عنوان «پیش‌بینی دقیق هوای جهانی برد متوسط با شبکه‌های عصبی سه بعدی» ماه گذشته در مجله معتبر نیچر منتشر شد.

این تیم یک شبکه عصبی سه بعدی سازگار با سیستم مختصات زمین را برای پردازش داده‌های هواشناسی سه بعدی پیچیده با استفاده از یک استراتژی تجمع زمانی سلسله مراتبی برای کاهش تجمع خطا‌ها پیشنهاد کرد.

پیش‌بینی آب و هوایی آن شامل اطلاعاتی در مورد رطوبت، سرعت باد، دما و فشار سطح دریا است که برای پیش‌بینی توسعه سیستم‌های آب و هوایی، مسیر‌های طوفان، کیفیت هوا و الگو‌های آب و هوایی حیاتی هستند.

به گفته هواوی، دقت پیش‌بینی مدل پنگو از ۱ ساعت تا ۷ روز از دقت پیش‌بینی برخی از مراکز هواشناسی در اروپا و ایالات متحده در همین بازه زمانی فراتر رفته است.

گزارش مقایسه‌ای مدل پنگو و مدل عددی اروپا از فروردین تا خرداد سال جاری که توسط مرکز اروپایی پیش‌بینی میان‌مدت وضع هوا منتشر شده است، نشان می‌دهد که روش‌های پیش‌بینی آب وهوای هوش مصنوعی مانند مدل پنگو از تنگنای بهبود آهسته دقت پیش‌بینی آب وهوا عبور خواهند کرد.

پیش‌بینی جهانی آب و هوا به صورت رایگان

این مدل نیز به صورت آنلاین در وب سایت این مرکز موجود است که پیش‌بینی کنندگان جهانی آب و هوا، علاقه‌مندان به آب و هوا و عموم مردم می‌توانند پیش‌بینی جهانی آب و هوا را برای ۱۰ روز آینده به صورت رایگان مشاهده کنند.

براساس گزارش رصدخانه مرکزی هواشناسی چین، مدل پنگو عملکرد خوبی را در پیش‌بینی مسیر طوفان ماوار در خرداد ماه امسال نشان داد و در پیش‌بینی طوفان داکسوری در مرداد ماه امسال هم مورد استفاده قرار گرفته است.

به گفته تیان کی، دانشمند ارشد تیم هوش مصنوعی موسسه فناوری هواوی، پیش‌بینی آب و هوا یکی از مهم‌ترین سناریو‌ها در زمینه محاسبات علمی است و همچنین سیستمی بسیار پیچیده است. در حال حاضر، قابلیت اصلی مدلنگو پیش‌بینی تکامل جوی و در نتیجه افزایش سیستم پیش‌بینی آب وهوای موجود است.

رصدخانه هواشناسی مرکزی چین اعلام کرد که به تقویت کاربرد فناوری هوش مصنوعی در پایش و پیش‌بینی گردباد ادامه خواهد داد و همکاری نزدیکی با دانشگاه‌ها و موسسات تحقیقاتی برای ارائه کمک‌های نوآورانه برای پایش گردباد جهانی، پیش‌بینی دقیق و ارائه خدمات با کیفیت بالا خواهد داشت.