Index - Tudomány - Sikeresen tesztelték a tízmilliók életének megmentésére szolgáló rendszert

A tengerszint emelkedése már napjainkban is egyre komolyabb problémákat okoz a világ part menti településein. Az egyre gyakoribb áradások, a viharok által okozott pusztítás, valamint a kritikus infrastruktúrák sérülékenysége milliók életét és megélhetését veszélyezteti. Számos alacsonyan fekvő városban a lakóövezeteket, közlekedési hálózatokat és gazdasági központokat rendszeresen fenyegeti a tengervíz betörése.

A klímaváltozás hatására ez a helyzet várhatóan pedig még tovább romlik már a közeljövőben is, ezért a döntéshozóknak és várostervezőknek egyre pontosabb előrejelzésekre van szükségük ahhoz, hogy időben felkészülhessenek ezekre a kihívásokra. Ebben nyújthat most áttörést a sokszor kritizált mesterséges intelligencia.

A globális tengerszint folyamatos emelkedése önmagában is jelentős kockázatot jelent, de a szakértők szerint a legnagyobb veszélyt a szélsőséges események, különösen a vihardagályok jelentik. A vihardagály a tengerszint átmeneti, jelentős emelkedése, amelyet elsősorban erős viharok okoznak. Ezek az események a part menti árvizek egyik legfontosabb kiváltói.

Mindez amiatt is igencsak problémás, mivel a világ népességének több mint tíz százaléka él alacsonyan fekvő tengerparti területeken, ahol a fokozatos tengerszint-emelkedés és az egyre intenzívebb viharok kombinációja növekvő fenyegetést jelent. A szakemberek számára ezért nem csupán az okoz fejtörést, hogy mennyivel emelkedik a tengerszint az elkövetkező évtizedekben, hanem az is, hogy milyen gyakorisággal és milyen súlyossággal fordulnak majd elő a szélsőséges időjárási események. Az infrastruktúra tervezése, a városfejlesztési stratégiák kialakítása és a katasztrófavédelmi intézkedések ugyanis mind azon alapulnak, hogy mennyire pontosan lehet megbecsülni a jövőbeni kockázatokat. Ebben pedig eddig nem feltétlen álltunk valami fényesen…

Az előrejelzés szinte lehetetlen, ha nem vagyunk mesterségesen intelligensek

A szélsőséges tengerszint-emelkedés előrejelzése rendkívül összetett feladat. A vihardagályokat számos tényező együttes hatása alakítja – az árapály, a légköri folyamatok, az óceáni áramlások és a helyi partvidéki adottságok egyaránt szerepet játszanak bennük. Ezek a folyamatok azonban nem lineáris módon kapcsolódnak egymáshoz, éppen ezért már kisebb eltérések is jelentősen befolyásolhatják a modellek eredményeit. Különösen igaz ez a ritka, de rendkívül pusztító viharok és árvizek esetében. Az előrejelzések bizonytalansága emiatt folyamatosan komoly kihívást jelent a várostervezők, a katasztrófavédelmi szervezetek és a biztosítási szektor számára, hiszen az emberek élete és több milliárd dollárnyi vagyon védelme múlik a megfelelő felkészülésen – attól függően, hogy ki, melyikért aggódig éppen jobban.

Kétségtelen, hogy a hagyományos, fizikai törvényeken alapuló modellek rendkívül részletesen képesek szimulálni a tengerparti folyamatokat, azonban a működtetésük jelentős számítási kapacitást igényel. Emiatt nehézkes, esetenként szinte lehetetlen a több ezer vagy akár több millió jövőbeni forgatókönyv elemzése. A mesterséges intelligencia ezzel szemben képes lehet arra, hogy a korábban lefuttatott fizikai modellek eredményeiből tanuljon, majd azokhoz hasonló előrejelzéseket készítsen sokkal rövidebb idő alatt. Mindez elsőre nem hangzik sokkal nagyobb különbségnek, azonban ez lehetővé teszi a kutatók számára, hogy jóval több lehetséges jövőképet vizsgáljanak meg, és pontosabban felmérjék a ritka, de katasztrofális következményekkel járó események valószínűségét.

A gyorsaság különösen fontos a kockázatelemzés során, hiszen a döntéshozóknak nem csupán a legvalószínűbb forgatókönyveket kell ismerniük, hanem a legrosszabb esetekre is időben fel kell készülniük.

Bár a mesterséges intelligencia már alapvetően is egyre nagyobb szerepet kap a klímakutatásban, önmagában még továbbra sem képes teljesen kiváltani a hagyományos modellezési módszereket. Az AI ugyanis egyik legnagyobb kihívása az, hogy a múltbeli adatokban viszonylag kevés példát találhat a ritka, szélsőséges eseményekre. Emellett kérdéses lehet, hogy mennyire tud megbízhatóan előre jelezni olyan jövőbeni helyzeteket, amelyek jelentősen eltérnek a korábban megfigyelt körülményektől.

Éppen ezért a kutatók szerint a fizikai modellek és a mesterséges intelligencia egymást kiegészítő eszközök, nem pedig egymást kiváltó lehetőségek. A fizikai modellek biztosítják azt a tudományos alapot és adatbázist, amelyre az AI építhet, a mesterséges intelligencia pedig jelentősen felgyorsítja az elemzéseket és a lehetséges forgatókönyvek alapos vizsgálatát.

Sikeresen vizsgázott az új AI-modell

Az Earth’s Future tudományos folyóiratban megjelent kutatás során éppen ezért a szakemberek azt vizsgálták, hogy egy AI-alapú modell képes-e pontosan előre jelezni a szélsőséges tengerszint-emelkedéseket, ha korábban fizikai szimulációk eredményeit tanították be neki. Az eredmények pedig meglehetősen biztatóak voltak, ugyanis az AI-emulátor sikeresen megtanulta a vihardagályok mögött álló összetett folyamatokat, és nagy pontossággal reprodukálta a szélsőséges eseményeket, nemcsak a jelenlegi, hanem a jövőre vonatkozó klímaforgatókönyvek esetében is. A kutatók ráadásul egy

olyan keretrendszert dolgoztak ki, amely javítja az AI-modellek képességét a szélsőséges események reprezentálására, és egyúttal lehetővé teszi annak ellenőrzését is, hogy előrejelzéseik mennyire maradnak megbízhatóak a jövőbeli éghajlati viszonyok között.

A kutatás egyik központi helyszíne New York partvidéke volt, a város ugyanis különösen alkalmas ezekre a vizsgálatokra, hiszen sűrűn lakott térségről van szó, ahol jelentős gazdasági értékek és kritikus infrastruktúrák koncentrálódnak. A terület emellett már korábban is megtapasztalta a szélsőséges vihardagályok pusztító hatását, a 2012-es Sandy hurrikán során kialakult árhullám például számos emberéletet követelt, és több mint 60 milliárd dolláros gazdasági kárt okozott.

Az AI-modell a Global Tide and Surge Model (GTSM) nyílt hozzáférésű fizikai szimulációira épült, az adatokat azonban nemcsak a modell betanítására használták, hanem arra is, hogy különböző éghajlati forgatókönyvek mellett ellenőrizzék annak megbízhatóságát.

És hogy milyen kihívások maradtak még? Bár az eredmények ígéretesek, a kutatók szerint még temérdek további fejlesztésekre van szükség. A következő lépés az AI-rendszerek tesztelése lehet még szélesebb körű éghajlati forgatókönyvek mellett, valamint az integrálásuk olyan operatív kockázatértékelési rendszerekbe, amelyeket a döntéshozók napi szinten is használhatnak. Emellett fontos feladat annak vizsgálata is, hogy az AI-modellek mennyire alkalmazhatók különböző földrajzi régiókban, illetve hogyan kezelik a fizikai modellekből származó bizonytalanságokat. Kiemelt kérdés továbbá, hogy a mesterséges intelligencia mennyire képes megbízhatóan előre jelezni olyan körülményeket, amelyekre korábban nem volt példa, így nem is ismer.

A kutatás eredményei alapján – a fennálló bizonytalanságok ellenére – a mesterséges intelligencia jelentős segítséget nyújthat a part menti települések alkalmazkodási stratégiáinak kidogozásában, hiszen a gyors és pontos előrejelzések lehetővé tehetik, hogy a városok jobban felkészüljenek az egyre gyakoribb és egyre pusztítóbb áradásokra. Rossz hír ez az AI-ellenes, világvégét predikcionálóknak, hiszen a jelek szerint a mesterséges intelligencia nem az emberi civilizáció bukását, hanem pont, hogy annak megmentését fogja előmozdítani.

(Borítókép: Drónfelvétel mutatja a homokot és a törmeléket, amely egy teniszpályát, lakótelkeket és egy úttestet borított be a floridai Casey Key-ben 2024. október 11-én, pénteken, két nappal azután, hogy a Hurricane Milton elérte a térséget. Fotó: Ted Richardson / For The Washington Post / Getty Images)