In een aanzienlijke vooruitgang voor de klimaatwetenschap en meteorologie heeft IBM vandaag de lancering aangekondigd van een nieuw kunstmatige intelligentie (KI) model ontworpen om een breed scala aan toepassingen gerelateerd aan het klimaat en meteorologie aan te pakken. Dit baanbrekend model, ontwikkeld in samenwerking met NASA en met bijdragen van het Oak Ridge National Laboratory, zal beschikbaar zijn als open-source voor de wetenschappelijke gemeenschap, ontwikkelaars en het bedrijfsleven, waarmee een mijlpaal wordt gezet in de democratisering van geavanceerde hulpmiddelen voor de studie en voorspelling van het klimaat.
Een veelzijdig en schaalbaar model
Het nieuwe KI-model onderscheidt zich door zijn unieke ontwerp en trainingsschema, waardoor het een breder scala aan toepassingen kan aanpakken dan de bestaande meteorologische KI-modellen. Volgens een recent artikel gepubliceerd op arXiv, getiteld “Prithvi WxC: Foundation Model for Weather and Climate”, omvatten de mogelijke toepassingen:
- Het creëren van specifieke voorspellingen gebaseerd op lokale waarnemingen
- De detectie en voorspelling van ernstige weerspatronen
- Het verbeteren van de ruimtelijke resolutie van wereldwijde klimaatsimulaties
- Het verfijnen van de representatie van fysische processen in numerieke klimaat- en weersmodellen
Een bijzonder opvallend kenmerk van het model is het vermogen om wereldwijde oppervlaktetemperaturen nauwkeurig te reconstrueren vanuit een willekeurige steekproef van slechts vijf procent van de originele gegevens. Deze eigenschap suggereert een bredere toepassing op problemen in data-assimilatie, wat de manier waarop klimaat- en weergegevens worden verwerkt en geanalyseerd kunnen revolutioneren.
Technische kenmerken en beschikbaarheid
Het model is voortraind met 40 jaar aan terrestrische observatiegegevens van NASA’s Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, Versie 2 (MERRA-2). De unieke architectuur stelt het in staat te worden aangepast op wereldwijde, regionale en lokale schalen, waardoor het geschikt is voor een breed scala aan meteorologische studies.
Het basis model, samen met twee aangepaste versies voor specifieke toepassingen, zijn beschikbaar om te downloaden op Hugging Face. De aangepaste versies zijn:
- Downscaling van klimaat- en weergegevens: Deze versie maakt de representatie van klimaat- en weergegevens mogelijk met een resolutie tot 12 keer hoger, het genereren van gelokaliseerde voorspellingen en nauwkeurigere klimaatprojecties.
- Parametrisatie van zwaartekrachtgolven: Deze versie helpt wetenschappers om de generatie van zwaartekrachtgolven beter in te schatten, waardoor de nauwkeurigheid van de numerieke klimaat- en weersmodellen verbetert en de onzekerheid bij het simuleren van toekomstige klimaatgebeurtenissen wordt verminderd.
Impact en samenwerkingsverbanden
Karen St. Germain, directeur van de Earth Science Division van NASA’s Science Mission Directorate, benadrukte het belang van deze ontwikkeling: «De snelle veranderingen die we op onze planeet waarnemen, vereisen deze strategie om te voldoen aan de urgentie van het moment. Het basismodel van NASA zal ons helpen een tool te produceren die mensen kunnen gebruiken: weersvoorspellingen, seizoensgebonden en klimaatprojecties om te helpen informeren beslissingen over hoe zich voor te bereiden, te reageren en te matigen».
Op zijn beurt benadrukte Juan Bernabe-Moreno, directeur van IBM Research Europe en leider van Accelerated Discovery for Climate and Sustainability van IBM, de flexibiliteit van het model: «We hebben ons basis klimaat- en weersmodel ontworpen om verder te gaan dan dergelijke beperkingen, zodat het kan worden aangepast aan een verscheidenheid aan invoer en gebruiken. Zo kan het model zowel op de hele Aarde als in een lokale context worden uitgevoerd».
IBM heeft al samengewerkt met Environment and Climate Change Canada (ECCC) om de flexibiliteit van het model met extra weersvoorspellingsgebruikstests uit te proberen. ECCC onderzoekt zeer korte termijn neerslagprognoses met een techniek genaamd ‘nowcasting’ die gegevens van radar in realtime ingaat. Het team test ook de downscaling-benadering om wereldwijde modelvoorspellingen van 15 km naar een resolutie op kilometer schaal te tonen.
Onderdeel van een bredere samenwerking
Dit klimaat- en weermodel maakt deel uit van een bredere samenwerking tussen IBM Research en NASA om KI-technologie te gebruiken bij het verkennen van onze planeet, en sluit zich aan bij de familie van Prithvi KI-modellen. Vorig jaar maakten IBM en NASA het Prithvi geospatiale KI-model, het grootste open-source geospatiale KI-model beschikbaar op Hugging Face. Sindsdien is dit geospatiale model gebruikt door overheden, bedrijven en publieke instellingen om veranderingen te onderzoeken in rampenpatronen, biodiversiteit, landgebruik en andere geofysische processen.
Toegang en beschikbaarheid
Het basismodel en het zwaartekrachtgolfparameterisatiemodel zijn toegankelijk via de Hugging Face-pagina van NASA-IBM, terwijl het downscaling-model beschikbaar is via de Hugging Face-pagina van IBM Granite.
Met deze lancering stellen IBM en NASA een krachtig hulpmiddel beschikbaar voor de wereldwijde gemeenschap dat het potentieel heeft om onze begrip en voorspelling van het klimaat en weer te transformeren, en opent nieuwe mogelijkheden voor wetenschappelijk onderzoek en praktische toepassingen op verschillende gebieden.