كيف يُسرّع الذكاء الاصطناعي تنبؤات الطقس ويجعلها أكثر دقة؟

أدوات الذكاء الاصطناعي قادرة على تحليل متغيرات الطقس في ثوانٍ معدودة

يبحث علماء الأرصاد الجوية على أنظمة جديدة تكون أكثر موثوقية للمساعدة في الاستعداد للكوارث المناخية ومن ثم تقليل خسائرها، وذلك نظرًا لأن تغير المناخ يجعل الطرق التقليدية تواجه صعوبة في التنبؤ بالطقس.

حاليا يستخدم علماء الأرصاد الجوية عمليات محاكاة حاسوبية ضخمة لعمل توقعاتهم، تستغرق ساعات لإكمالها، لأنه يتعين على العلماء تحليل متغيرات الطقس مثل درجة الحرارة وهطول الأمطار والضغط والرياح والرطوبة والغيوم واحدة تلو الأخرى.

ومع تنامي استخدامات الذكاء الاصطناعي في مجالات عدة، كشفت ورقة بحثية نشرت في دورية “نيتشر” العلمية، أنه يمكن لأنظمة الذكاء الاصطناعي الجديدة أن تسرع هذه العملية بشكل كبير وتجعل التنبؤات، وتحذيرات الطقس القاسي، أكثر دقة.

وركزت الدراسة على نموذج قائم على الذكاء الاصطناعي يطلق عليه (Pangu-Weather) طوره باحثون في شركة هواوي، قادر على التنبؤ بأنماط الطقس الأسبوعية حول العالم بسرعة أكبر بكثير من طرق التنبؤ التقليدية، وبدقة مماثلة، وفق مجلة “إم آي تي تكنولوجي ريفيو”.

وتمكنت خوارزمية التعلم العميق من توقع هطول الأمطار الغزيرة بشكل أكثر دقة وبإشعار أكثر من الطرق الرائدة الأخرى، حيث احتلت المرتبة الأولى في حوالي 70٪ من الوقت في الاختبارات ضد الأنظمة الحالية المماثلة.

وإذا تم تبني هذه النماذج، فيمكن استخدامها جنبًا إلى جنب مع الأساليب التقليدية للتنبؤ بالطقس لتحسين قدرة السلطات على الاستعداد لسوء الأحوال الجوية، وفق الباحثين.

بناء النموذج

لبناء النموذج الجديد، أنشأ الباحثون شبكة عصبية عميقة مدربة على 39 عامًا من بيانات إعادة التحليل، والتي تجمع بين ملاحظات الطقس التاريخية والنماذج الحديثة.

على عكس الطرق التقليدية التي تحلل متغيرات الطقس واحدًا تلو الآخر، والتي قد تستغرق ساعات، فإن نموذج (Pangu-Weather) قادرة على تحليلها جميعًا في نفس الوقت في ثوانٍ معدودة.

واختبر الباحثون النموذج مقابل أحد أنظمة التنبؤ بالطقس التقليدية الرائدة في العالم، وهو نظام التنبؤ التشغيلي المتكامل للمركز الأوروبي للتنبؤات الجوية متوسطة المدى، ووجدوا أنه أنتج نفس الدقة.

وتمكن النموذج أيضًا من تتبع مسار الإعصار المداري بدقة، على الرغم من عدم تدريبه على بيانات عن الأعاصير المدارية.

من جانبه، يوضح أوليفر فوهرر، رئيس قسم التنبؤ العددي في المكتب الفيدرالي السويسري الأرصاد الجوية وعلم المناخ، والذي لم يشارك في البحث إن النموذج الجديد مثير لأنه يمكنه التنبؤ بالطقس بشكل أسرع بكثير مما كان العلماء قادرين على التنبؤ به من قبل، والتنبؤ بأشياء لم تكن موجودة في بيانات التدريب الأصلية.

التنبؤ بالأمطار الغزيرة

هناك نماذج أخرى قائمة على الذكاء الاصطناعي يمكنها التنبؤ بالطقس.

ويمكن لنموذج الذكاء الاصطناعي التوليدي القائم على الفيزياء والمسمى (NowcastNet) التنبؤ بهطول الأمطار الغزيرة مع مهلة أطول من الطرق التقليدية الحالية.

يمكن لأدوات التنبؤ بالمطر القائمة ذات التعلم العميق، مثل (DeepMind’s DGMR) التنبؤ باحتمالية هطول الأمطار بالكامل في الـ90 دقيقة القادمة.

ويمكن لـ (NowcastNet) توقع هطول أمطار غزيرة، وهي مهمة أصعب، قبل ما يصل إلى ثلاث ساعات.

وقام 62 من خبراء الأرصاد الجوية بتقييم نظام (Pangu-Weather) مقابل أنظمة أخرى مماثلة وخلصوا إلى أنه أفضل طريقة للتنبؤ بالمطر في حوالي 70 ٪ من الحالات.

وعن مميزات ذلك، فإنه يمكن أن يساعد الذكاء الاصطناعي الأشخاص على كسب المزيد من الوقت عندما يتعلق الأمر بالتنبؤات قصيرة المدى حول أحداث الطقس مثل هطول الأمطار.

ويتسبب المطر الغزير في موت ودمار هائل، وتعد القدرة على التنبؤ به في إطار زمني، ومنح الناس فرصة للاستعداد أمر مهم، كما يقول مايكل جوردان، عالم الكمبيوتر في جامعة كاليفورنيا الأمريكية، والباحث المشارك في الدراسة.