Prognozy pogody zwykle kojarzą się z gigantycznymi superkomputerami, setkami ekspertów i godzinami obliczeń. A co jeśli można by to wszystko zastąpić jednym modelem AI działającym na zwykłym komputerze? Brzmi jak science fiction? A jednak – właśnie to udało się zespołowi badaczy z Uniwersytetu Cambridge. Ich nowy system, Aardvark Weather, to prawdziwa rewolucja w prognozowaniu pogody.
Według badań opublikowanych w Nature, Aardvark potrafi przewidywać pogodę dziesiątki razy szybciej i zużywa przy tym tysiące razy mniej mocy obliczeniowej niż obecne systemy oparte na fizyce i AI. Klucz tkwi w tym, że zamiast tradycyjnej wieloetapowej procedury prognozowania, naukowcy stworzyli jeden, prosty model uczenia maszynowego, który przyjmuje dane z satelitów, stacji meteorologicznych i czujników, a następnie generuje prognozy – zarówno globalne, jak i lokalne.
Po co nam to?
Obecne modele prognozowania pogody wymagają drogich i skomplikowanych systemów. Każda prognoza to godziny obliczeń, które odbywają się na wyspecjalizowanych superkomputerach. Co więcej, ich tworzenie i utrzymanie pochłania lata pracy i całe zespoły specjalistów.
AI już wcześniej zaczęła przejmować część tej pracy. Firmy takie jak Huawei, Google i Microsoft udowodniły, że niektóre elementy prognozowania (np. obliczenia numeryczne opisujące zmiany atmosfery) można zastąpić sztuczną inteligencją. Aardvark poszedł jednak o krok dalej – całkowicie wyeliminował tradycyjny model prognozowania na rzecz jednej, inteligentnej sieci neuronowej. Efekt? Prognozy można teraz wygenerować w kilka minut… nawet na zwykłym laptopie.
Skuteczność? Lepsza niż amerykański system GFS
Mimo że Aardvark wykorzystuje zaledwie 10% danych wejściowych używanych przez tradycyjne modele, już teraz przewyższa amerykański system prognozowania GFS w wielu aspektach. Jest też konkurencyjny wobec prognoz tworzonych przez amerykańską Narodową Służbę Meteorologiczną, która korzysta z wielu modeli pogodowych i analiz ekspertów.
To, co czyni Aardvarka wyjątkowym, to jego elastyczność. Ponieważ model uczy się bezpośrednio z danych, można go łatwo dostosować do konkretnych potrzeb – np. do prognozowania temperatur w rolnictwie w Afryce lub prędkości wiatru dla farm wiatrowych w Europie. Tradycyjne systemy wymagają do tego lat pracy zespołów naukowców.
Nowa nadzieja dla krajów rozwijających się
Dla wielu krajów problemem nie jest brak potrzeby dokładnych prognoz, ale brak dostępu do zaawansowanej infrastruktury komputerowej. Aardvark ma potencjał, by to zmienić. Ponieważ może działać na zwykłym komputerze, kraje rozwijające się mogą wreszcie uzyskać dostęp do wysokiej jakości prognoz, bez konieczności inwestowania w kosztowne superkomputery.
Profesor Richard Turner z Alan Turing Institute i Uniwersytetu Cambridge podkreśla:
„Aardvark to przełom w prognozowaniu pogody. Może sprawić, że prognozy staną się szybsze, tańsze i dokładniejsze niż kiedykolwiek wcześniej – zarówno w krajach rozwiniętych, jak i rozwijających się.”
Anna Allen, główna autorka badania, dodaje:
„To dopiero początek. Aardvark może zostać wykorzystany do prognozowania huraganów, pożarów lasów czy tornad. Jego zastosowania sięgają jednak jeszcze dalej – może przewidywać jakość powietrza, dynamikę oceanów czy zmiany pokrywy lodowej.”
Z kolei Dr Scott Hosking z Alan Turing Institute zauważa, że Aardvark nie tylko przyspiesza prognozy, ale też czyni je bardziej dostępnymi:
„Przenosząc prognozowanie pogody z superkomputerów na zwykłe komputery, możemy zdemokratyzować tę technologię i udostępnić ją regionom, które wcześniej nie miały do niej dostępu.”
Co dalej? Zespół badawczy planuje stworzenie nowej grupy w Alan Turing Institute, która zajmie się wdrażaniem Aardvarka w krajach Globalnego Południa. Badacze chcą także wykorzystać tę technologię do jeszcze bardziej precyzyjnych prognoz środowiskowych – od pogody, przez oceany, po lód morski.
Wygląda na to, że nadciąga nowa era prognozowania pogody – i tym razem nie trzeba będzie czekać na wyniki godzinami.