تصور کنید بتوانید چند روز پیش از وقوع یک طوفان ویرانگر، مسیر دقیق آن را پیش‌بینی کنید و جان هزاران نفر را نجات دهید. این چشم‌انداز دیگر رویایی دور از دسترس نیست. هوش مصنوع ی (AI) با سرعت و دقتی بی‌سابقه، پیش‌بینی آب و هوا را بازتعریف کرده است. این فناوری به ما امکان می‌دهد تا با آینده نگاری ، برای رویدادهای اقلیمی آماده شویم و با آینده پژوهی ، جهانی پایدارتر را تصور کنیم. در قلب این تحول، GraphCast قرار دارد؛ یک مدل منبع‌باز مبتنی بر یادگیری ماشینی که توسط Google DeepMind توسعه یافته است. این نوشتار بررسی می‌کند که چگونه GraphCast پیش‌بینی آب و هوا را بهبود می‌بخشد، به تصمیم‌گیری‌های هوشمند کمک می‌کند و راه را برای نوآوری‌های آینده در علوم اقلیمی هموار می‌سازد.
مطالعه بیشتر: پیش‌بینی وضعیت آب و هوا با هوش مصنوعی
انقلابی در پیش‌بینی آب و هوا
GraphCast رویکردی نوین به پیش‌بینی آب و هوا ارائه می‌دهد. این مدل با استفاده از شبکه‌های عصبی گرافی (Graph Neural Networks) و آموزش روی چهار دهه داده‌های هواشناسی ERA5 از مرکز اروپایی پیش‌بینی‌های میان‌مدت آب و هوا (ECMWF)، الگوهای پیچیده تحولات اقلیمی را می‌آموزد. نتیجه، پیش‌بینی ۱۰ روزه‌ای با وضوح بالا (۲۸×۲۸ کیلومتر در استوا) است که در کمتر از یک دقیقه تولید می‌شود. این سرعت در مقایسه با روش‌های سنتی پیش‌بینی عددی آب و هوا (Numerical Weather Prediction) ، که به ساعت‌ها زمان محاسباتی روی ابررایانه‌ها وابسته‌اند، شگفت‌انگیز است.
مطالعه‌ای منتشر شده در نشریه Science نشان داد که GraphCast در ۹۰ درصد از بیش از ۱۳۰۰ معیار ارزیابی، از سیستم پیش‌بینی با وضوح بالا (HRES) تولید شده توسط ECMWF عملکرد بهتری داشته است. این مدل روی چیپ‌های تخصصی TPU v4 اجرا می‌شود و نه‌تنها دقیق‌تر است، بلکه انرژی کمتری مصرف می‌کند. این بهره‌وری، GraphCast را به گزینه‌ای پایدار و مقرون‌به‌صرفه تبدیل کرده و نشان‌دهنده پتانسیل هوش مصنوعی برای بازتعریف علوم زمین است. چنین پیشرفتی، آینده پیش‌بینی آب و هوا را به سوی کارآمدی و دقت بیشتر سوق می‌دهد.
آینده‌نگاری آمادگی برای رویدادهای شدید
GraphCast با توانایی پیش‌بینی زودهنگام رویدادهای آب و هوایی شدید، مانند طوفان‌های گردبادی، سیل‌های ناشی از رودخانه‌های جوی، یا موج‌های گرمایی، آینده نگاری را به عمل تبدیل می‌کند. برای مثال، این مدل می‌تواند مسیر یک طوفان را با دقت ردیابی کند و به مقامات امکان دهد تا پیش از فاجعه، مناطق پرخطر را تخلیه کنند یا زیرساخت‌ها را تقویت کنند. این هشدارهای زودهنگام، به گفته سرپرست تیم GraphCast، جان انسان‌ها را نجات می‌دهند و خسارات اقتصادی را کاهش می‌دهند.
این قابلیت‌ها برای بخش‌های اقتصادی مانند کشاورزی، حمل‌ونقل، و مدیریت بحران حیاتی هستند. آینده نگاری مبتنی بر داده‌های GraphCast به سیاست‌گذاران کمک می‌کند تا ریسک‌های اقلیمی را بهتر ارزیابی کنند و استراتژی‌های سازگاری مؤثری طراحی کنند. به عنوان مثال، پیش‌بینی دقیق یک موج گرما می‌تواند به کشاورزان کمک کند تا از محصولات خود محافظت کنند یا به مدیران شهری امکان دهد تا برای کاهش اثرات گرما برنامه‌ریزی کنند. این نگاه هوشمند به آینده، جوامع را برای مواجهه با چالش‌های اقلیمی آماده‌تر می‌کند.
آینده پژوهی؛ چشم‌اندازی برای علوم اقلیمی
GraphCast فراتر از پیش‌بینی آب و هوا، دریچه‌ای به آینده پژوهی در علوم اقلیمی باز می‌کند. این مدل تنها گام نخست در مسیری است که می‌تواند درک ما از اقلیم را دگرگون کند. تیم تحقیقاتی GraphCast در حال کاوش الگوهای اقلیمی گسترده‌تر است تا چالش‌هایی مانند تغییرات اقلیمی و پایداری محیط‌زیست را بهتر مدیریت کند. منبع باز بودن کد این مدل، که در GitHub در دسترس است به پژوهشگران جهانی امکان می‌دهد تا آن را توسعه دهند و کاربردهای جدیدی برایش بیابند.
با این حال، GraphCast هنوز کامل نیست. ECMWF در حال آزمایش GraphCast است تا مهارت‌های آن را بهبود بخشد و معتقد است این فناوری می‌تواند هزینه‌های انرژی پیش‌بینی را کاهش دهد و کیفیت را ارتقا بخشد. هماهنگ‌کننده یادگیری ماشینی در ECMWF، این پیشرفت را آغاز انقلابی در پیش‌بینی آب و هوا می‌داند. بله با آینده پژوهی، می‌توان جهانی را تصور کرد که در آن هوش مصنوعی، چالش‌های اقلیمی را با راه‌حل‌های نوآورانه و پایدار حل می‌کند.
منبع :
