Nova IA Pode Revelar Pontos de Virada da Mudança Climática

Pesquisadores da Universidade de Waterloo estão desenvolvendo uma nova inteligência artificial (IA) que pode atuar como um sistema de alerta precoce contra os pontos de virada da mudança climática. A nova pesquisa está focada em limites além dos quais ocorre uma mudança rápida ou irreversível em um sistema.

Chris Bauch é professor de matemática aplicada da Universidade de Waterloo e é coautor do artigo de pesquisa.

“Descobrimos que o novo algoritmo foi capaz de não apenas prever os pontos de virada com mais precisão do que as abordagens existentes, mas também fornecer informações sobre que tipo de estado está além do ponto de virada”, disse Bauch. “Muitos desses pontos de virada são indesejáveis e gostaríamos de evitá-los, se possível.”

Pontos de Virada da Mudança Climática

Esses vários pontos de virada da mudança climática podem incluir o derretimento do permafrost ártico, que pode liberar grandes quantidades de metano, levando a um aquecimento mais rápido. Isso também inclui a quebra de sistemas de correntes oceânicas, que pode resultar em mudanças imediatas nos padrões climáticos. Outra possibilidade é a desintegração de placas de gelo, que pode causar uma mudança rápida no nível do mar.

De acordo com os pesquisadores, essa nova abordagem é inovadora, pois foi programada para aprender sobre mais de um tipo de ponto de virada. Em vez disso, ela aprende as características dos pontos de virada em geral.

O novo algoritmo é baseado na combinação de IA e teorias matemáticas de pontos de virada, o que resulta em melhores resultados do que apenas um método por si só. A IA é treinada em um “universo de possíveis pontos de virada”, que inclui cerca de 500.000 modelos. Em seguida, é testada em pontos de virada reais em vários sistemas, como amostras de núcleos de gelo históricos.

Timothy Lenton é diretor do Instituto de Sistemas Globais da Universidade de Exeter e um dos outros coautores do estudo.

“Nosso método aprimorado pode levantar bandeiras vermelhas quando estamos próximos de um ponto de virada perigoso”, disse Lenton. “Fornecer um alerta precoce melhorado de pontos de virada climática pode ajudar as sociedades a se adaptarem e reduzir sua vulnerabilidade ao que está por vir, mesmo que não possam evitá-lo.”

Algoritmo de Aprendizado Profundo

Os pesquisadores confiaram no aprendizado profundo, que está cada vez mais impactando o reconhecimento de padrões e classificação de forma positiva. Os pesquisadores converteram a detecção de pontos de virada em um problema de reconhecimento de padrões para a IA, e isso ajuda a detectar os padrões que estão presentes antes de um ponto de virada. Isso, por sua vez, ajuda um algoritmo de aprendizado de máquina a ser capaz de dizer se um ponto de virada está chegando.

Thomas Bury é um pesquisador pós-doutorado da Universidade McGill e outro dos coautores do artigo.

“As pessoas estão familiarizadas com pontos de virada em sistemas climáticos, mas há pontos de virada em ecologia e epidemiologia e até mesmo nos mercados de ações”, disse Bury. “O que aprendemos é que a IA é muito boa em detectar características de pontos de virada que são comuns a uma ampla variedade de sistemas complexos.”

Madhur Anand é outra uma das pesquisadoras e diretora do Instituto de Pesquisa Ambiental de Guelph.

De acordo com Anand, o algoritmo de aprendizado profundo recém-desenvolvido é um “game-changer para a capacidade de antecipar grandes mudanças, incluindo aquelas associadas à mudança climática”.

A equipe agora trabalhará para fornecer à IA os dados sobre as tendências atuais da mudança climática. No entanto, Anand alerta que o resultado depende de como essas descobertas são utilizadas.

“Isso definitivamente nos dá uma vantagem”, disse ela. “Mas, claro, depende da humanidade em termos do que fazemos com esse conhecimento. Espero que essas novas descobertas levem a uma mudança positiva e equitativa.”