Нов изкуствен интелект може да разкрие повратни точки на изменението на климата

Изследователи от Университета на Ватерло разработват нов изкуствен интелект (AI), който може да действа като система за ранно предупреждение срещу повратни точки на изменението на климата. Новото изследване се фокусира върху прагове, отвъд които се случва бърза или необратима промяна в системата.

Крис Баух е професор по приложна математика в университета Ватерло и е съавтор на изследователската статия.

„Открихме, че новият алгоритъм е в състояние не само да предвиди повратните точки по-точно от съществуващите подходи, но също така предоставя информация за това какъв тип състояние се намира отвъд повратната точка“, каза Баух. „Много от тези повратни точки са нежелани и бихме искали да ги предотвратим, ако можем.“

Повратни точки на изменението на климата

Тези различни повратни точки на изменението на климата могат да включват топене на арктическа вечна замръзналост, което може да освободи големи количества метан, което води до по-нататъшно бързо нагряване. Той също така включва разпадането на системите на океанските течения, което може да доведе до незабавни промени в моделите на времето. Друга възможност е разпадането на ледената покривка, което може да причини бърза промяна на морското равнище.

Според изследователите този нов подход е иновативен, като се има предвид, че е програмиран да научи за повече от един тип повратна точка. Вместо това, той научава характеристиките на преломните точки като цяло.

Новият алгоритъм се основава на хибридизиране на AI и математически теории за повратните точки, което води до по-добри резултати от само един метод. AI е обучен на „вселена от възможни повратни точки“, която включва около 500,000 XNUMX модела. След това се тества върху специфични повратни точки в реалния свят в различни системи, като исторически основни проби за климата.

Тимъти Лентън е директор на Института за глобални системи към Университета на Ексетър и един от другите съавтори на изследването. 

„Нашият подобрен метод може да предизвика тревожни сигнали, когато сме близо до опасна повратна точка“, каза Лентън. „Предоставянето на подобрено ранно предупреждение за повратни точки на климата може да помогне на обществата да се адаптират и да намалят своята уязвимост към това, което идва, дори и да не могат да го избегнат.“

Алгоритъм за дълбоко обучение 

Изследователите разчитат на задълбочено обучение, което все повече влияе върху разпознаването на модели и класификацията по положителен начин. Изследователите са преобразували откриването на повратна точка в проблем за разпознаване на образи за първи път и това помага да се открият моделите, които присъстват преди повратната точка. Това от своя страна помага на алгоритъма за машинно обучение да може да каже дали идва повратна точка. 

Томас Бъри е постдокторант в университета Макгил и друг от съавторите на статията.

„Хората са запознати с повратните точки в климатичните системи, но има повратни точки в екологията и епидемиологията и дори на фондовите пазари“, каза Бъри. „Това, което научихме е, че AI е много добър в откриването на характеристики на повратни точки, които са общи за голямо разнообразие от сложни системи.“

Мадхур Ананд е друг от изследователите и директор на Института за изследване на околната среда Гуелф.

Според Ананд, новоразработеният алгоритъм за задълбочено обучение е „промяна на играта за способността да се предвиждат големи промени, включително тези, свързани с изменението на климата“.

Сега екипът ще работи, за да предостави на AI данните за съвременните тенденции в изменението на климата. Ананд обаче предупреждава, че резултатът се основава на това как се използват тези открития. 

„Това определено ни дава предимство“, каза тя. „Но, разбира се, зависи от човечеството какво ще правим с това знание. Просто се надявам, че тези нови открития ще доведат до справедлива, положителна промяна.