NEW SCIENTIST ⟩ Tehisaru teeb sünoptikute maailmas ülitäpsete ilmaennustustega orkaani

Ilmaennustamine on ekstreemsete ilmanähtuste tõttu muutunud sõna otseses mõttes elu ja surma küsimuseks. Ühelt poolt aitab prognoose ülitäpselt teha tehisaru, teiselt poolt muutuvad kullahinnaliseks selle jaoks kasutatavad andmed. Kas tuleb ilmademokraatia või hakkame hoopis rohkem maksma tehnoloogiahiidudele? Foto: Clara Margais / DPA / Scanpix

• Kunstmõistuse väga täpsed ennustused võivad sulle anda kasvõi järgmise vikerkaare täpse asukoha.
• Tehisaru toob ilmademokraatia: ka väikesed riigid saavad endale lubada täpseid kohalikke ennustusi..
• Tormipilved kerkivad aga ilmaandmete kohale: need muutuvad oluliseks kauplemisobjektiks.

«See on täiesti uskumatu teadussaavutus,» ütleb Andrew Charlton-Perez, rääkides minuga videosilla vahendusel oma kontorist Readingi ülikoolis Ühendkuningriigis. Tema kolleeg, Cambridge´i ülikooli teadlane Simon Driscoll, noogutab entusiastlikult: «Sellel on tohutult erinevaid rakendusi ja kasutusvõimalusi.»

Ei, nad ei räägi kvantarvutustest ega tuumasünteesist. Jutt käib hoopis ilmaennustusest. «Inimesed lihtsalt virisevad ilmaennustuste üle, kui halvad need on,» ütleb Charlton-Perez. Meteoroloogia professorina kuuleb ta seda tihti. Kuid see tuleb sellest, et enamik inimesi ei mõista, kui keeruline on atmosfääri arvestades ilma ennustada – see on peaaegu nagu supervõime.

«Tegu on uskumatult keerulise süsteemiga, mida me ei suuda kuigi hästi jälgida. Ja ometi suudame selle sinu telefoni panna ning enamasti on see üpris täpne,» selgitab ta.

Driscoll, kes on matemaatika- ja füüsikateadlane, on koos Charlton-Pereziga aastaid töötanud selle «üsna täpse» prognoosimise ime kallal. Nad on läbi töötanud petabaitide kaupa ilmaandmeid, mida on kogutud alates 1990. aastatest satelliitide, ilmaballoonide, laevade ja maapealsete andurite abil.

Tehisaru astub mängu

Nüüd katsetavad nad aga uusimaid tehisintellekti mudeleid, mis võivad muuta viisi, kuidas ilma ennustatakse. Ei, virisejad, see ei muutu ikka veel täiuslikult täpseks. Kuid see muudab viisi, kuidas sa teada saad, kas homme paistab päike.

Paljud suured teaduslikud läbimurded on sündinud ilmaennustamise püüdlustest. Edward Lorenz avastas kaose teooria atmosfääriringluse modelleerimise käigus. Ta mõistis, et tormi teke on korraga kaootiline ja väga sõltuv algtingimustest. Lorenz sisestas need tingimused varajasse arvutisse – muuhulgas näiteks temperatuuri ja tuulekiiruse – ning leidis, et väikseimgi muutus ühes muutujas põhjustas tormi trajektoori täiesti teistsuguse ennustuse.

Ta nimetas seda deterministlikuks kaoseks, mida rahvakeeli tuntakse kui liblikaefekti.

Iga kord, kui saad oma telefoni ilmahoiatuse, on see osaliselt Lorenzi ja osaliselt riiklike ning rahvusvaheliste ilmaennustuskeskuste igapäevase analüüsi tulemus. Algtingimusteks kasutatakse meteoroloogilisi andmeid, mida koguvad tuhanded andurid nii Maal kui orbiidil, ning need sisestatakse suurde arvutisse, mis annab üsna täpseid prognoose, nagu 30-protsendine vihmavõimalus.

Seda nimetatakse numbriliseks ilmaprognoosiks ning see on olnud valdkonna standard juba aastakümneid.

Ilmamudelid muutuvad demokraatlikumaks

Probleem seisneb selles, et see nõuab kalleid superarvuteid, mis suudavad töödelda tohutul hulgal hetkelisi ilmaandmeid, võrrelda neid varasemate juhtumitega ja rakendada lisaks kõigele füüsikaseadusi, et ennustada tulevikku.

Ennustuste koostamisse on kaasatud ülemaailmsed meeskonnad. Näiteks Driscoll on andnud oma panuse sellesse, kuidas ookeani jää mõjutab kliimat. Kokkuvõttes tähendab see seda, et vaid mõned riigid saavad endale lubada ilmaennustuse koostamist, jättes suure osa maailmast sõltuma väikese hulga valitsusasutuste lahkusest.

Võime olla hetkes, kus ilmaennustus muutub kõigile kättesaadavaks, ka väiksematele riikidele.

Kõik see võib muutuda tänu uutele tehisintellekti mudelitele. Eelmisel aastal avaldatud artiklis allutasid Charlton-Perez ja Driscoll neli populaarset AI-mudelit pingelisele katsele, et vaadata, kui hästi need suudavad ennustada haruldast ja tormilist nähtust nimega pommtsüklon (bomb cyclone – Wikipedia). Mudelid said kenasti hakkama, kuid «suurim erinevus seisneb selles, et see nähtus on tuhandeid kordi kiirem,» ütleb Charlton-Perez ja lisab: «Need prognoosid, mida kasutasime… Ma jooksutasin neid oma sülearvutis.»

Seega võib tehisaru lubada ilmateadlastel koostada prognoose väiksemate ressursside ja meeskondadega, mis tähendab, et Barbados ei pea enam sõltuma USA või Euroopa Liidu infost temperatuuride ja ilmennustuse arvutuste kohta.

Võime olla hetkes, kus ilmaennustus muutub kõigile kättesaadavaks. See aitaks väiksemaid riike, aga lubaks ka igaühel jälgida spetsiifilisi ilmaolusid. Kui armastad vikerkaari, võiks AI-mudel aidata sul täpselt ennustada, kuhu järgmine ilmub.

Sünged pilved andmemassiivide kohal

Siiski hoiatab Charlton-Perez uute takistuste eest. Prognooside sisendandmed on algselt olnud vabalt jagatavad. Kui nende analüüsi hind langeb, muutub andmestik veelgi olulisemaks kui varem, ütleb ta. Teadlane kardab, et ilmaennustuse AI-mudeleid arendavad suurettevõtted nagu Google, Microsoft ja Nvidia võivad sõlmida eksklusiivseid andmelepinguid suurte meteoroloogiateenistustega.

Teisisõnu, suur osa maailmast jääks ilmaennustusi tehes sõltuma hoopis tehnoloogiaettevõtetest, mitte avalikest asutustest.

Veelgi hullem — see võib vähendada avalikku ligipääsu tasuta prognoosidele ajal, mil me neid enim vajame. Kuumalained muutuvad üha surmavamaks, tormid, mis varem lihtsalt tüütasid, põhjustavad nüüd eluohtlikke üleujutusi. See teeb Charlton-Perezi murelikuks, sest ta peab meteoroloogilist ennustamist inimkonna esmaseks kliimamuutustega kohanemise vahendiks.

Ajastul, mil äärmuslikud ilmastikunähtused on aina sagenemas, peame teadma, mis tulemas on. Selle info olemasolu võib üha sagedamini olla sõna otseses mõttes elu ja surma küsimus.

Kõigepealt populaarteaduslikus ajakirjas New Scientist avaldatud artikkel ilmub Postimehes väljaande loal. Inglise keelest tõlkis Kaido Einama.