Tamamen Yapay Zeka Destekli Hava Tahmin Sistemi: Aardvark Weather

Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar tarafından geliştirilen yeni bir yapay zeka hava tahmin sistemi, mevcut YZ ve fizik tabanlı tahmin sistemlerine kıyasla onlarca kat daha hızlı ve binlerce kat daha az bilgi işlem gücü kullanarak doğru tahminler sunabiliyor.

"Aardvark Weather" adlı sistem, Alan Turing Enstitüsü, Microsoft Research ve Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi (ECMWF) tarafından desteklendi. Nature dergisinde yayımlanan sonuçlara göre, sistem mevcut uygulamaları dönüştürme potansiyeline sahip yeni bir hava tahmin yaklaşımı sunuyor.

Cambridge Üniversitesi Mühendislik Fakültesi’nden Profesör Richard Turner konuyla ilgili şöyle dedi: "Aardvark, mevcut hava tahmin yöntemlerini yeniden tasarlayarak hava tahminlerini her zamankinden daha hızlı, daha ucuz, daha esnek ve daha doğru hale getirme potansiyeli sunuyor, bu da gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde tahminciliği dönüştürmeye yardımcı olabilir. Aardvark, daha önceki tüm hava tahmin yöntemlerinden binlerce kat daha hızlı."

Mevcut hava tahminleri, her biri güçlü süper bilgisayarlarda saatler süren çok aşamalı işlemlerle üretiliyor. Sistemlerin yalnızca günlük kullanımı değil, geliştirilmesi, bakımı ve işletilmesi de büyük zaman ve uzman ekip gerektiriyor.

Son zamanlarda Huawei, Google ve Microsoft’un yaptığı araştırmalar, hava tahmin sürecindeki sayısal çözücü bileşeninin YZ ile değiştirilmesinin tahminleri hem hızlandırdığını hem de daha isabetli hale getirdiğini gösterdi. Bu hibrit yaklaşım, şu anda ECMWF tarafından kullanılmakta fakat Aardvark sistemiyle araştırmacılar, hava tahmin zincirinin tamamını yalnızca tek ve basit bir makine öğrenme modeliyle değiştirdi. Yeni model; uydular, hava istasyonları ve diğer sensörlerden gelen verileri alarak hem küresel hem de yerel tahminler üretiyor.

Tamamen YZ tabanlı yaklaşım sayesinde, daha önce birçok modelle, süper bilgisayarlarda ve büyük destek ekipleriyle yapılan tahminler artık masaüstü bilgisayarlarda dakikalar içinde üretilebiliyor.

Yalnızca mevcut sistemlerin giriş verilerinin %10'unu kullanmasına rağmen Aardvark, birçok değişkende ABD'nin ulusal GFS tahmin sisteminden daha iyi performans gösteriyor. Ayrıca onlarca farklı modelin çıktısı ve uzman meteorologların analizlerini kullanan ABD Ulusal Hava Servisi ile de rekabet edebilecek düzeyde.

Cambridge Bilgisayar Bilimi ve Teknoloji Bölümü'nden ilk yazar Anna Allen şunları söyledi: "Bu sonuçlar, Aardvark'ın neler başarabileceğinin yalnızca başlangıcı. Uçtan uca öğrenme yaklaşımı, kasırgalar, orman yangınları ve hortumlar gibi diğer hava tahmini problemlerine de kolayca uygulanabilir. Havanın ötesinde, bu sistemin hava kalitesi, okyanus dinamikleri ve deniz buzu tahmini gibi daha geniş çaplı Dünya sistem tahminlerine uzanabilecek uygulamaları var."

Araştırmacılar, Aardvark’ın en heyecan verici yönlerinden birinin esnekliği ve basit tasarımı olduğunu belirtiyor. Doğrudan veriden öğrenmesi sayesinde, belirli sektörler veya bölgeler için özel tahminler üretmek üzere hızla uyarlanabiliyor. Örneğin Afrika’daki tarım için sıcaklık tahminleri veya Avrupa’daki bir yenilenebilir enerji şirketi için rüzgar hızı tahminleri gibi.

Bu durum, geleneksel sistemlerde yıllar süren araştırma ve geliştirme süreçlerini gerektiren özelleştirmelerin, artık çok daha kısa sürede yapılabileceği anlamına geliyor.

Turner, aynı zamanda Alan Turing Enstitüsü'nde Hava Tahmin Araştırma Lideri olarak görev yapıyor. Şöyle konuştu: "Hepimizin güvendiği hava tahmin sistemleri onlarca yılda geliştirildi ancak sadece 18 ayda, yalnızca verinin onda birini kullanarak ve masaüstü bir bilgisayarda, bu sistemlerle rekabet edebilecek bir şey inşa ettik."

Söz konusu yeteneğin, geleneksel sistemleri geliştirmek için gereken uzmanlık ve hesaplama kaynaklarının bulunmadığı gelişmekte olan ülkelerde hava tahminini dönüştürme potansiyelini Alan Turing Enstitüsü’nden Dr. Scott Hosking şöyle anlattı: "YZ’nin potansiyelini serbest bırakmak, politika yapıcılardan acil durum planlayıcılarına, doğru hava tahminlerine bağımlı olan sektörlere kadar herkes için karar verme süreçlerini dönüştürecek. Aardvark’ın atılımı yalnızca hızla ilgili değil, aynı zamanda erişimle ilgili. Hava tahminini süper bilgisayarlardan masaüstü bilgisayarlara taşıyarak, bu güçlü teknolojileri gelişmekte olan ülkelere ve veriye erişimin az olduğu bölgelere ulaştırabiliriz."

Turner ayrıca şunu da vurguladı: "Aardvark, topluluğun onlarca yıllık fiziksel model geliştirme çabası olmadan mümkün olamazdı ve özellikle Aardvark’ın eğitimi için gerekli olan ECMWF’nin ERA5 veri setine müteşekkiriz."

ECMWF’den Matthew Chantry ise şu değerlendirmede bulundu: "Akademi ve sanayi, YZ’nin sunduğu yeni fırsatları değerlendirmek ve teknolojik zorlukları çözmek için birlikte çalışmalı. Aardvark’ın yaklaşımı, modülerliği uçtan uca tahmin optimizasyonuyla birleştirerek veri kümelerinden en iyi şekilde yararlanılmasını sağlıyor."

Microsoft Research’ten Dr. Chris Bishop ise şunları söyledi: "Aardvark, yalnızca yapay zeka destekli hava tahmininde önemli bir başarıyı temsil etmiyor; aynı zamanda araştırma topluluğunu bir araya getirerek YZ teknolojisinin anlamlı şekillerde geliştirilip uygulanabileceğini de gösteriyor."

Aardvark’ın bir sonraki adımı, Turner liderliğinde Alan Turing Enstitüsü bünyesinde yeni bir ekip kurulması ve Aardvark’ın küresel güneyde nasıl uygulanabileceğini ve hava, okyanus ve deniz buzu için yüksek hassasiyetli çevresel tahminlerin geliştirilmesine nasıl entegre edilebileceğini araştıracak.

Kaynak: https://www.cam.ac.uk/research/news/fully-ai-driven-weather-prediction-system-could-start-revolution-in-forecasting