Νέα τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να αποκαλύψει σημεία ανατροπής της κλιματικής αλλαγής

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο του Γουότερλου αναπτύσσουν μια νέα τεχνητή νοημοσύνη (ΤΝ) που μπορεί να λειτουργήσει ως σύστημα προειδοποίησης για τα σημεία ανατροπής της κλιματικής αλλαγής. Η νέα έρευνα εστιάζει στις προειδοποιήσεις πέρα από τις οποίες συμβαίνει γρήγορη ή μη αναστρέψιμη αλλαγή σε ένα σύστημα.

Ο Chris Bauch είναι καθηγητής εφαρμοσμένων μαθηματικών στο Πανεπιστήμιο του Γουότερλου και είναι συν-συγγραφέας της έρευνας.

“Βρήκαμε ότι η νέα αλγόριθμος ήταν σε θέση να προβλέψει τα σημεία ανατροπής με μεγαλύτερη ακρίβεια από τις υπάρχουσες προσεγγίσεις, αλλά και να παρέχει πληροφορίες σχετικά με το είδος της κατάστασης που βρίσκεται πέρα από το σημείο ανατροπής”, είπε ο Bauch. “Πολλλά από αυτά τα σημεία ανατροπής είναι μη επιθυμητά και θα ήθελα να τα αποτρέψω αν είναι δυνατόν.”

Σημεία ανατροπής της κλιματικής αλλαγής

Αυτά τα διάφορα σημεία ανατροπής της κλιματικής αλλαγής possono να περιλαμβάνουν την τήξη του αρκτικού περμαφρόστ, η οποία μπορεί να απελευθερώσει μεγάλες ποσότητες μεθανίου που οδηγούν σε περαιτέρω γρήγορη θέρμανση. Περιλαμβάνει επίσης την κατάρρευση των ωκεανικών ροών, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε άμεσες αλλαγές των καιρικών συνθηκών. Μια άλλη πιθανότητα είναι η διάλυση των παγετώνων, η οποία μπορεί να προκαλέσει γρήγορη αλλαγή του επιπέδου της θάλασσας.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, αυτή η νέα προσέγγιση είναι καινοτόμος, καθώς προγραμματίστηκε να μάθει για περισσότερα από ένα είδος σημείου ανατροπής. Αντίθετα, μάθει τις χαρακτηριστικές ιδιότητες των σημείων ανατροπής γενικά.

Η νέα αλγόριθμος βασίζεται στην υβριδική σύνθεση της ΤΝ και των μαθηματικών θεωριών των σημείων ανατροπής, η οποία οδηγεί σε καλύτερα αποτελέσματα από ό,τι μια seule μέθοδος. Η ΤΝ εκπαιδεύεται σε ένα “σύμπαν των πιθανών σημείων ανατροπής”, το οποίο περιλαμβάνει περίπου 500.000 μοντέλα. Έπειτα, δοκιμάζεται σε συγκεκριμένα σημεία ανατροπής του πραγματικού κόσμου σε διάφορους συστήματα, όπως ιστορικά δείγματα κλιματικών πυρήνων.

Ο Timothy Lenton είναι διευθυντής του Ινστιτούτου Παγκόσμιων Συστημάτων στο Πανεπιστήμιο του Έξετερ και ένας από τους συν-συγγραφείς της μελέτης.

“Η βελτιωμένη μέθοδος μας μπορεί να σημάνει κίνδυνο όταν είμαστε κοντά σε ένα επικίνδυνο σημείο ανατροπής”, είπε ο Lenton. “Η παροχή βελτιωμένης προειδοποίησης για τα σημεία ανατροπής της κλιματικής αλλαγής μπορεί να βοηθήσει τις κοινωνίες να προσαρμοστούν και να μειώσουν την ευαλωτότητά τους σε ότι έρχεται, ακόμη και αν δεν μπορούν να το αποφύγουν.”

Αλγόριθμος βαθιάς μάθησης

Οι ερευνητές βασίστηκαν στη βαθιά μάθηση, η οποία επηρεάζει ολοένα και περισσότερο την αναγνώριση προτύπων και την ταξινόμηση με θετικό τρόπο. Οι ερευνητές έχουν μετατρέψει την ανίχνευση σημείων ανατροπής σε πρόβλημα αναγνώρισης προτύπων για πρώτη φορά, και αυτό βοηθά στην ανίχνευση των προτύπων που υπάρχουν πριν από ένα σημείο ανατροπής. Αυτό με τη σειρά του βοηθά einen αλγόριθμο μάθησης να πει αν ένα σημείο ανατροπής έρχεται.

Ο Thomas Bury είναι μεταδιδάκτωρ ερευνητής στο Πανεπιστήμιο McGill και ένας από τους συν-συγγραφείς της εργασίας.

“Οι άνθρωποι είναι εξοικειωμένοι με τα σημεία ανατροπής στα συστήματα κλιματικής αλλαγής, αλλά υπάρχουν σημεία ανατροπής στην οικολογία και την επιδημιολογία και ακόμη και στις αγορές μετοχών”, είπε ο Bury. “Αυτό που έχουμε μάθει είναι ότι η ΤΝ είναι πολύ καλή στην ανίχνευση χαρακτηριστικών σημείων ανατροπής που είναι κοινά σε eine ποικιλία σύνθετων συστημάτων.”

Η Madhur Anand είναι μια από τις ερευνήτριες και διευθύντρια του Ινστιτούτου Περιβαλλοντικής Έρευνας του Guelph.

Σύμφωνα με την Anand, ο nově αναπτυγμένος αλγόριθμος βαθιάς μάθησης είναι “ένας game-changer για την ικανότητα να προβλέψουμε μεγάλες αλλαγές, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που σχετίζονται με την κλιματική αλλαγή”.

Η ομάδα θα εργαστεί τώρα για να δώσει στην ΤΝ τα δεδομένα για τις σύγχρονες τάσεις της κλιματικής αλλαγής. Ωστόσο, η Anand προειδοποιεί ότι το αποτέλεσμα βασίζεται σε тому πώς αυτά τα ευρήματα θα χρησιμοποιηθούν.

“Βεβαίως, μας δίνει ένα πλεονέκτημα”, είπε. “Αλλά φυσικά, εξαρτάται από την ανθρωπότητα σε σχέση με αυτό που κάνουμε με αυτή τη γνώση. Ελπίζω ότι αυτά τα νέα ευρήματα θα οδηγήσουν σε ισότιμη, θετική αλλαγή.”