پیش بینی آب و هوا با هوش مصنوعی

پیش بینی آب و هوا:

پیش‌بینی وضع هوا یا پیش‌بینی هواشناسی (Weather forecasting) عبارت است از بکارگیری روش‌های علمی برای تخمین وضعیت جو در یک تا چند روز پس از زمان پیش‌بینی. بشر از هزاران سال پیش به پیش‌بینی وضعیت هوا می‌پرداخته‌است اما از قرن نوزدهم میلادی بود که پیش‌بینی برپایهٔ روشهای علمی آغاز گشت. پارامترهایی که معمولاً در پیش‌بینی وضعیت آب و هوایی مورد استفاده قرار می‌گیرند شامل موارد زیر می‌گردد:

• تعیین دما
• اندازه‌گیری مقدار رطوبت جو
• سنجش فشار جو
• مشاهده وضع ظاهری آسمان (از نظر میزان وجود ابرها)
• تعیین جهت باد و شبیه آن.

تمام چگونگی ها و اوضاع اتمسفری را «هوا» می نامیم. هوا هرچه باشد (گرم یا سرد، خشک یا مرطوب، آفتابی یا ابری، آرام یا طوفانی) باز هم هوا است. هوا روز به روز در حال تغییر است و مجموع آثار آن را در هر سال، آب و هوا می نامند. برای تغییر هوا علل زیاد و معماآمیزی وجود دارد. اما خورشید بیش از هر چیز موثرترین عامل به شمار می رود. حرارت خورشید، آب را بخار می کند و باعث گرم شدن هوا می شود. هوای گرم به جریان می افتد و بخار آب را همراه با خود با آسمان می برد. در آسمان هوا خنک می شود؛ آنگاه بخارهای آب به صورت مایع در می آیند و باران درست می شود. این چیزها که گفتیم، یا به آرامی رخ می دهند و یا به تندی. چنانچه جریان های باد و باران به تندی پیش بیایند، می گوییم طوفان پدید آمده است.

پیش بینی آب و هوا با هوش مصنوعی:

روند پیش‌بینی الگوهای آب و هوا یک علم بسیار پیچیده است و نیاز به تجزیه و تحلیل و رمزگشایی از مجموعه داده‌های عظیم جمع‌آوری شده روزانه از هزاران حسگر و ماهواره‌های هواشناسی دارد. شناسایی الگوها در داده‌های جمع آوری شده برای پیش‌بینی هوا یک کار بسیار پر اهمیت است و برای حصول بهترین نتایج این کار باید در زمان واقعی انجام شود. اما مانند هرگونه پیش‌بینی دیگر، پیش‌بینی آب و هوا یک حدس مبتنی بر آموزش و علم است. از آنجایی که ما نمی‌توانیم آب و هوا را کنترل کنیم، بهترین هواشناسان می‌توانند با استفاده از داده‌ها و الگوهای گذشته و حال به پیش‌بینی آب و هوای آینده بپردازند. مجموعه داده‌های عظیم جمع‌آوری شده از وضعیت جوی زمین پیش‌بینی رویدادهای آینده را بسیار دشوار می‌کند. با توجه به پیچیدگی ذاتی پیش‌بینی آب و هوا، دانشمندان در حال حاضر از هوش مصنوعی برای پیش‌بینی آب و هوا استفاده می‌کنند تا سریعاً نتایج خالص و دقیق به دست آید. هوش مصنوعی با استفاده از مدل‌های ریاضی یادگیری عمیق می‌تواند از پرونده‌های آب و هوایی گذشته برای پیش‌بینی آینده یاد بگیرد. مدل‌های کامپیوتری فعلی تنها برای نظارت و هشدار در مورد پدیده‌های بزرگ در نظر گرفته شده‌اند و شامل مواردی نظیر چگونگی گرم شدن جو زمین توسط خورشید، چگونگی تأثیر تغییر اختلاف فشار روی الگوهای باد و چگونگی تغییر حالت آب(یخ به آب و سپس به بخار) بر جریان انرژی جو زمین است. هواشناسی و پیش‌بینی وضعیت آب و هوا به طور سنتی مبتنی بر بهترین حدس و پیش‌بینی برای گمانه‌زنی درباره وضعیت هوا در آینده نزدیک است، اما هوش مصنوعی می‌تواند همه چیز را در این زمینه تغییر دهد. سیستم‌های هوش مصنوعی بر داده‌های گذشته تکیه می‌کنند تا بوسیله آن‌ها نحوه پیش‌بینی دقیق آب و هوا را بیاموزند. اما انواع خاصی از رویدادهای آب و هوایی، مانند امواج گرما و طوفان‌ها، با گرم شدن سیاره شدیدتر می‌شوند. و در برخی موارد، آنقدر شدید می‌شوند که نمونه‌های کمی در سوابق تاریخی وجود دارد. این امر می‌تواند شبیه‌سازی دقیق رویدادهای بی‌سابقه را برای مدل‌های هواشناسی هوش مصنوعی دشوار کند. شرکت هوش مصنوعی DeepMind وارد حوزه پیش‌بینی وضعیت آب و هوا شده و ابزاری طراحی کرده که قادر است از طریق بررسی شرایط جوی قریب‌الوقوع، آب و هوای پیش رو را شناسایی کند. شمار زیادی از کارشناسان هواشناسی می‌گویند این روش حتی در مراحل ابتدایی دقت بسیار بالایی داشته است.

هدف از این دوره آموزشی: