Компьютер ученые предсказывают молнии и грома, с помощью искусственного интеллекта

В начале июня немецкая метеорологическая служба насчитала 177,000 молнии в ночном небе в течение нескольких дней. Естественное зрелище имело последствия: несколько человек пострадало от порывов ветра, града и дождя. Вместе с Национальной метеорологической службы Германии, отель Deutscher Wetterdienst, профессор компьютерных наук Йенс Дитрих и его докторант христианский Шен из Саарландского университета сейчас работают над системой, которая должна прогнозируют локальные грозы более точно, чем раньше. Она основана на спутниковых изображений и искусственного интеллекта. Для того, чтобы расследовать этот подход более подробно, исследователи получат 270 000 евро от федерального министерства транспорта.

Одной из основных задач службы погоды, чтобы предупредить об опасных погодных условиях. Они включают в грозы, в частности, как это часто сопровождается порывами ветра, град и сильные дожди. Отель Deutscher Wetterdienst (ДПВ) использует систему «NowcastMIX» для этой цели. Каждые пять минут он опрашивает нескольких систем дистанционного зондирования и сети наблюдений для предупреждения о грозах, сильных ливнях и снегопадах в ближайшие два часа. «Однако, NowcastMIX может только обнаружить клетки гроза, когда обильные осадки уже произошло. Вот почему спутниковые данные используются для выявления формирования клеток грозу раньше и, таким образом, предупреждать их раньше», — объясняет профессор Йенс Дитрих, кто преподает информатику в университет Саарланда и глав «большой группы анализ данных». Вместе со своим докторантом христианской Шен и метеоролог Ричард Мюллер из метеорологической службы Германии, поэтому он разработал систему, которая в скором времени может дополнить NowcastMIX прогноза грозы. Их проект является первым шагом для изучения применимости искусственного интеллекта в прогнозировании погодных и климатических явлений.

Для того, чтобы точно предсказывать грозы в конкретном регионе, так называемой конвекции воздушных масс, т. е. подъем нагретого воздуха а раковины холоднее воздуха в окрестностях должна быть выявлена на ранней стадии и точно. Это было известно уже давно. Изюминкой новой системы является то, что он требует только двумерные изображения, а именно спутниковые снимки, чтобы обнаружить эти трехмерные воздуха смен.

Для того, чтобы увидеть, что происходит в небе в трех измерениях на основе двумерных изображений, исследователи используют фотографии, сделанные пятнадцать минут. Часть серии изображения для соответствующей области идет в качестве входных данных в алгоритм, который рассчитывает, что будущего изображения, не поставляется алгоритма, будет выглядеть. Затем ученые сравнивают этот результат с реальным изображением. Размер отклонение между прогнозом и реальностью — исследователи называют его «ошибка» — тогда служит в качестве входных данных для второй алгоритм, который исследователи обучили с помощью машинного обучения, чтобы признать связь между величиной ошибки и возникновения грозы. Таким образом, они могут посчитать, сможет ли он гром и молния или нет. «Это сила, когда мы применяем искусственный интеллект для больших объемов данных. Она распознает модели, которые остаются скрытыми от нас», — объясняет профессор Дитрих. Это одна из причин, почему он и другие коллеги просто начала новую бакалавра и магистерской программе «науки о данных и искусственного интеллекта».

В случае с молнией и громом, эта комбинация наверняка «многогранный», — говорит Дитрих. «Основываясь только на спутниковых снимках, мы можем предсказать вспышки с точностью до 96 процентов в течение следующих 15 минут. Если окно прогноза дальнейшего открыт, то точность снижается, но остается выше 83 процентов до пяти часов».

Однако, частота ложных срабатываний по-прежнему слишком высок, по мнению исследователей. Тем не менее, они считают, что они могут существенно сократить эти ложные тревоги на обучение свою модель дополнительные функции, которые также используются в системе NowcastMIX, например. Федеральное министерство транспорта уже получил компьютер ученые из Саарбрюккена 270 000 евро, чтобы исследовать это более подробно.

сделать разницу: спонсорские возможности