هوش مصنوعی و پیش‌بینی‌های دقیق آب و هوایی: گامی به سوی آینده
پیش‌بینی وضعیت جوی همواره نقشی کلیدی در زندگی روزمره داشته و بر تصمیم‌گیری‌های اقتصادی، برنامه‌ریزی سفر و اقدامات ایمنی تأثیرگذار بوده است. با توجه به نوسانات اقلیمی و افزایش شدت رویدادهای جوی، نیاز به پیش‌بینی‌های دقیق و به‌موقع بیش از پیش احساس می‌شود. چالش اصلی در این حوزه، دقت پیش‌بینی‌های بلندمدت (بیش از چند روز) است.
**ظهور مدل‌های پیش‌بینی احتمالی و GenCast**
مدل‌های پیش‌بینی احتمالی، با ارائه طیف وسیعی از سناریوها، امکان تصمیم‌گیری‌های آگاهانه‌تر را برای ما فراهم می‌کنند. در این میان، مدل جدیدی با نام GenCast سرعت و دقت بی‌نظیری در پیش‌بینی‌های هواشناسی ارائه می‌دهد. این مدل، که حاصل تلاش تیمی از پژوهشگران و منتشر شده در مجله معتبر Nature است، قادر به پیش‌بینی وضعیت آب و هوا با جزئیات بالا تا ۱۵ روز آینده می‌باشد.
**برتری GenCast نسبت به سیستم‌های موجود**
GenCast، با استفاده از الگوریتم‌های پیشرفته هوش مصنوعی، به طور مداوم دقت بیشتری نسبت به سیستم‌های پیش‌بینی موجود (مانند ECMWF) نشان می‌دهد. سرعت بالای پردازش و قابلیت اطمینان بالا در پیش‌بینی رویدادهای شدید (طوفان‌ها، امواج گرما و …) از دیگر مزایای آن است. برخلاف مدل‌های پیشین که تنها یک سناریو ارائه می‌دادند، GenCast بیش از ۵۰ سناریوی احتمالی را پیش‌بینی می‌کند.
**ساختار و عملکرد GenCast**
این مدل هوش مصنوعی مبتنی بر مدل‌های انتشار (diffusion models) است؛ روشی که پیش از این در تولید محتواهای مختلف (تصویر، فیلم، موسیقی) مورد استفاده قرار می‌گرفت. GenCast با سازگاری با هندسه کروی زمین، الگوهای پیچیده جوی را با دقت بالایی شبیه‌سازی می‌کند. این مدل با استفاده از چهار دهه داده آرشیوی مرکز ECMWF (ERA5) آموزش دیده است که شامل متغیرهایی چون دما، سرعت باد و فشار هوا در ارتفاعات مختلف است. نتیجه این آموزش، مدلی با درک عمیق از پویایی‌های آب و هوای جهانی است.
**آزمایش و ارزیابی GenCast**
عملکرد GenCast با استفاده از داده‌های سال ۲۰۱۹ و با در نظر گرفتن متغیرها و بازه‌های زمانی مختلف آزمایش شده است. نتایج نشان می‌دهد که GenCast در ۹۷.۲ درصد موارد، عملکردی بهتر از سیستم‌های موجود داشته و در ۹۹.۸ درصد سناریوها (برای دوره‌های زمانی بیش از ۳۶ ساعت) برتری خود را نشان داده است. پیش‌بینی دقیق رویدادهای شدید نظیر طوفان هاگیبیس، ارزش اقتصادی و اجتماعی قابل توجهی را برای این مدل نشان می‌دهد. برای مثال، هفت روز قبل از رسیدن طوفان به ژاپن، GenCast طیف وسیعی از مسیرهای احتمالی را با دقت پیش‌بینی کرد.
**سرعت، کارایی و مقیاس‌پذیری GenCast**
سرعت بالای پردازش GenCast، یکی از نقاط قوت آن است. در حالی که مدل‌های سنتی ساعت‌ها زمان نیاز دارند، GenCast قادر است پیش‌بینی ۱۵ روزه را در ۸ دقیقه (با استفاده از یک TPU نسخه ۵ گوگل) انجام دهد. این ویژگی، GenCast را به ابزاری ایده‌آل برای کاربردهای بلادرنگ تبدیل کرده است.
**کاربردهای متنوع GenCast**
کاربردهای GenCast فراتر از پیش‌بینی آب و هواست. این مدل در کاهش خطرات جوی، افزایش قابلیت اطمینان انرژی‌های تجدیدپذیر (با پیش‌بینی دقیق توان باد) و بسیاری از حوزه‌های دیگر قابل استفاده است.
**همکاری و دسترسی آزاد**
کد و وزن‌های GenCast به صورت آزاد در دسترس است و گوگل بر همکاری و شفافیت در این زمینه تأکید دارد. پیش‌بینی‌های بلادرنگ و تاریخی این مدل به‌زودی برای پژوهشگران و صنایع مختلف قابل دسترسی خواهد بود.
**آینده GenCast**
GenCast می‌تواند تحول عظیمی در حوزه‌های مختلف، از جمله امنیت غذایی و واکنش به بلایا، ایجاد کند. همکاری با شرکت‌های انرژی تجدیدپذیر و سازمان‌های امدادرسانی، می‌تواند منافع اجتماعی قابل توجهی را به همراه داشته باشد.