Google: Νέο σύστημα AI προβλέπει τον καιρό με εξαιρετική ακρίβεια σε λιγότερο από ένα λεπτό

Το GraphCast, ένα νέο μοντέλο τεχνητής νοημοσύνης της Google DeepMind θεωρείται ως το πιο ακριβές σύστημα πρόγνωσης του καιρού στον κόσμο.

Σε μελέτη που δημοσιεύθηκε χθες στο περιοδικό «Science», το GraphCast αποδείχθηκε ακριβέστερο και ταχύτερο από το χρυσό πρότυπο της βιομηχανίας για την προσομοίωση του καιρού, το High-Resolution Forecast (HRES).

Τον Σεπτέμβριο, το νέο σύστημα προέβλεψε περίπου εννέα ημέρες νωρίτερα ότι ο τυφώνας Λι θα έπληττε στη Νέα Σκωτία. Αντίθετα, οι παραδοσιακές μέθοδοι προέβλεψαν ότι ο τυφώνας θα πλήξει τη Νέα Σκωτία μόνο έξι ημέρες νωρίτερα. Επίσης, παρείχαν λιγότερο συνεπείς προβλέψεις για τον χρόνο και τη θέση του τυφώνα. Το GraphCast μπορεί να εντοπίσει επικίνδυνα καιρικά φαινόμενα χωρίς να έχει εκπαιδευτεί να το κάνει αυτό. Μετά την ενσωμάτωση ενός απλού ανιχνευτή κυκλώνων, το μοντέλο προέβλεψε τις κινήσεις των κυκλώνων με μεγαλύτερη ακρίβεια από τη μέθοδο HRES.

Πώς λειτουργεί το GraphCast

Οι συμβατικές προβλέψεις καιρού βασίζονται σε περίπλοκες εξισώσεις φυσικής. Αυτές προσαρμόζονται στη συνέχεια σε αλγορίθμους που εκτελούνται σε υπερυπολογιστές. Η διαδικασία αυτή είναι δύσκολη και απαιτεί εξειδικευμένες γνώσεις και τεράστιους υπολογιστικούς πόρους. Το GraphCast αξιοποιεί μια διαφορετική τεχνική. Συνδυάζει τη μηχανική μάθηση με νευρωνικά δίκτυα γραφημάτων (GNN), μια αρχιτεκτονική που μπορεί να επεξεργαστεί χωρικά δομημένα δεδομένα.

Για να μάθει τις αιτίες και τα αποτελέσματα που καθορίζουν τις αλλαγές του καιρού, το σύστημα εκπαιδεύτηκε σε πληροφορίες καιρού δεκαετιών. Το ECMWF τροφοδότησε το GraphCast με δεδομένα καιρού 40 ετών, τα οποία περιλάμβαναν δεδομένα από δορυφόρους, ραντάρ και μετεωρολογικούς σταθμούς.

Όταν υπάρχουν κενά στις παρατηρήσεις, οι μέθοδοι πρόβλεψης που βασίζονται στη φυσική τα συμπληρώνουν. Το αποτέλεσμα είναι ένα λεπτομερές ιστορικό του παγκόσμιου καιρού. Το GraphCast χρησιμοποιεί τα δεδομένα για να προβλέψει το μέλλον.

Στις δοκιμές, τα αποτελέσματα ήταν εντυπωσιακά. Το GraphCast ξεπέρασε σημαντικά τα πιο ακριβή επιχειρησιακά ντετερμινιστικά συστήματα στο 90% των 1.380 στόχων δοκιμής. Η διαφορά ήταν ακόμη πιο σημαντική στην τροπόσφαιρα – το χαμηλότερο στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας και τη θέση των περισσότερων καιρικών φαινομένων. Σε αυτή την περιοχή, το GraphCast ξεπέρασε το HRES στο 99,7% των μεταβλητών δοκιμής για τον μελλοντικό καιρό.

Το GraphCast είναι επίσης εξαιρετικά αποδοτικό. Χρειάζεται λιγότερο από ένα λεπτό για να ολοκληρώσει μια πρόβλεψη σε ένα μόνο μηχάνημα Google TPU v4. Μια συμβατική προσέγγιση, συγκριτικά, μπορεί να απαιτήσει ώρες υπολογισμού σε έναν υπερυπολογιστή με εκατοντάδες μηχανές.

Ο ρόλος της τεχνητής νοημοσύνης στην πρόγνωση του καιρού

Παρά τα πολλά υποσχόμενα πρώιμα αποτελέσματα, το GraphCast θα μπορούσε να βελτιωθεί περαιτέρω. Στις προβλέψεις κυκλώνων, για παράδειγμα, το μοντέλο αποδείχθηκε ακριβές στην παρακολούθηση των κινήσεων, αλλά λιγότερο αποτελεσματικό στη μέτρηση της έντασης.

«Προς το παρόν, αυτός είναι ένας τομέας όπου το GraphCast και τα μοντέλα μηχανικής μάθησης εξακολουθούν να υστερούν λίγο σε σχέση με τα φυσικά μοντέλα. Είμαι αισιόδοξος ότι αυτό μπορεί να βελτιωθεί, αλλά δείχνει ότι πρόκειται ακόμη για μια τεχνολογία που βρίσκεται σε αρχικό στάδιο», δήλωσε ο Τσάντρι.

Αυτές οι βελτιώσεις θα μπορούσαν τώρα να προέλθουν από οπουδήποτε, αφού η DeepMind διαθέτει πλέον το μοντέλο σε ανοιχτό κώδικα. Παγκόσμιοι οργανισμοί και ιδιώτες μπορούν τώρα να πειραματιστούν με το GraphCast και να προσθέσουν τις δικές τους βελτιώσεις.

Οι πιθανές εφαρμογές είναι απρόβλεπτες. Οι προβλέψεις θα μπορούσαν, για παράδειγμα, να ενημερώσουν την παραγωγή ανανεώσιμων πηγών ενέργειας και τη δρομολόγηση της εναέριας κυκλοφορίας. Αλλά θα μπορούσαν επίσης να εφαρμοστούν σε τομείς που δεν φανταζόμαστε καν.