ИИ заглянул в глаза буре — и теперь говорит, где она разразится через 5 дней, с точностью до сотой градуса

Группа ученых создала принципиально новую систему искусственного интеллекта Aurora, превосходящую государственные метеослужбы в прогнозировании траекторий тропических циклонов. Разработка, появившаяся в результате сотрудничества Microsoft, Пенсильванского университета и ряда других научных организаций, не только повышает точность предсказаний, но и значительно снижает затраты на вычисления по сравнению с традиционными физическими моделями.

Руководитель проекта, профессор механической инженерии Парис Пердикарис, характеризует Aurora как масштабную нейронную сеть. Подобно тому, как ChatGPT обрабатывает текстовые данные, этот ИИ анализирует архивные геофизические показатели для предсказания комплексных природных процессов, не опираясь напрямую на уравнения классической физики.

Существующие методики метеорологических расчетов базируются на законах сохранения массы, импульса и энергии. Aurora же использует подход, основанный на обработке накопленных сведений. Алгоритм изучает разнородные массивы информации: актуальные сводки, результаты мониторинга, исторические метеорологические записи и их последующие корректировки.

Нейросеть прошла обучение на материалах, собранных за миллион часов наблюдений различных природных феноменов. Инженерным бригадам понадобилось от четырех до восьми недель на окончательную калибровку модели – существенно меньше, чем годы разработки стандартных динамических систем.

Техническая архитектура Aurora объединяет несколько передовых решений в области машинного обучения. В основе модели лежат кодировщики Perceiver, трехмерный трансформер Swin и методы рекурсивного прогнозирования. Система работает с данными так же, как современные языковые модели: преобразует информацию в многомерные векторы, что позволяет компьютеру эффективно анализировать сложные физические процессы.

Результаты практических испытаний очень обнадеживают: Aurora, обученная исключительно на исторической статистике, превзошла семь профессиональных центров в составлении пятидневных прогнозов движения циклонов за 2022-2023 годы. В девяти случаях из десяти она превзошла современные численные методы, когда составляла глобальные прогнозы погоды на десять дней вперед с точностью до десятой доли градуса.

Настроив систему определенным образом, с её помощью можно будет следить за океанскими течениями, предвидеть как краткие, так и длительные изменения климата, наблюдать за жизненными циклами растений. Aurora поможет вовремя узнавать об угрозе лесных пожаров и наводнений, оценивать будущий урожай, предсказывать поведение насекомых-опылителей, рассчитывать выработку экологически чистой энергии и отслеживать таяние полярных льдов. И мощные суперкомпьютеры для этого не понадобятся…