Ten język jest tłumaczony maszynowo i nie został zweryfikowany przez człowieka.

Sztuczna inteligencja · Wiadomość

Naukowcy z USP zbudowali narzędzie AI do prognozowania ścieżki i intensywności burzy na 30 minut wcześniej

Opublikowano:

Brasão USP
Obraz: José Wasth Rodrigues · Public domain · Wikimedia Commons

W skrócie

Naukowcy z Uniwersytetu São Paulo opracowali system sztucznej inteligencji TITAN-LSTM, który przewiduje trasę i intensywność opadów burzy do 30 minut przed jej nadejściem, aktualizując się co pięć minut. Narzędzie ma na celu dać zespołom obrony cywilnej więcej czasu na podjęcie decyzji o zamknięciu dróg lub ewakuacji przed silnym deszczem.

Ta wersja jest tłumaczeniem maszynowym oryginału (English). Przeczytaj oryginał

Zespół z Instytutu Astronomii, Geofizyki i Nauk o Atmosferze (IAG) Uniwersytetu São Paulo (USP) opracował system sztucznej inteligencji, który prognozuje ścieżkę i intensywność burzy do 30 minut przed jej nadejściem, zgodnie z Jornal da USP i Fundacją Badań São Paulo (FAPESP). System zwany TITAN-LSTM aktualizuje swoją prognozę co pięć minut.

Narzędzie zostało opracowane przez Andreę Salomé Viteri López, pracownika nauki na stanowisku postdoktora w IAG-USP, pod kierunkiem profesora Carlosa Augusto Moralesa Rodrigueza. Praca została sfinansowana przez FAPESP i, zgodnie z informacjami USP, otrzymała również wsparcie od Capes. Wyniki zostały opublikowane 1 października 2026 roku w Journal of Geophysical Research: Machine Learning and Computation pod numerem DOI 10.1029/2026JH001337, zgodnie z agencją prasową FAPESP.

Jak działa system

TITAN-LSTM łączy dwie istniejące technologie. Pierwsza, TITAN, to algorytm o otwartym kodzie źródłowym pierwotnie opracowany w latach 90. XX wieku przez Narodowe Centrum Badań Atmosferycznych USA w celu śledzenia burz przy użyciu obrazów radarowych, obliczający pole, intensywność, kierunek i prędkość każdej burzy. Druga to sieć neuronowa Long Short-Term Memory (LSTM), rodzaj modelu sztucznej inteligencji zbudowany do rozpoznawania wzorców w sekwencjach danych w czasie.

Zamiast dostarczać surowe obrazy radarowe do sieci neuronowej, system konwertuje pomiary TITAN na sekwencje numeryczne, które model LSTM następnie wykorzystuje do prognozowania, jak będą ewoluować pole, kierunek i intensywność burzy. Portal ND+ poinformował, że López opisała cel projektu jako opracowanie prognoz opadów na bardzo krótki horyzont czasowy.

Dane treningowe i testowanie

Model został wytrenowany i przetestowany przy użyciu danych z polarimetrycznego radaru meteorologicznego na zaporze Ponte Nova w Biritiba Mirim, w regionie metropolitalnym São Paulo, obsługiwanym przez SP Águas (Daee-Spol), obejmującym promień 120 kilometrów między 2016 a 2019 rokiem, zgodnie z agencją prasową FAPESP. Jornal da USP również podał lokalizację radaru i ten sam okres danych 2016–2019.

Badacze początkowo śledzili ponad 32 000 burz w tych danych radarowych. Po zastosowaniu kryteriów selekcji — w tym burz, które trwały co najmniej 20 minut i nie łączyły się z innymi — pozostało 439 zdarzeń. Z nich 307 zostało wykorzystanych do treningu sieci neuronowej, a 132 do jej testowania, zgodnie z agencją FAPESP.

Podawana dokładność

Zgodnie z liczbami podanymi przez agencję prasową FAPESP, TITAN-LSTM wykazała około trzy razy lepsze wyniki niż metoda samodzielna TITAN w prognozowaniu obszaru, który będą pokrywać opady burzy, podnosząc indeks dokładności z około 0,2 do około 0,7 w wczesnych minutach prognozy. To samo źródło podało redukcję fałszywych alarmów o około 70% i błąd intensywności opadów około 3 mm na godzinę w pięć minut do przodu, rosnący do 3–4 mm na godzinę w 30-minutowym punkcie.

Jornal da USP poinformował, że model hybrydowy osiągnął wydajność bardziej złożonych podejść głębokie nauki, jednocześnie wymagając znacznie mniejszej mocy obliczeniowej. ND+ podał, że trening modelu trwał około 20 minut na standardowym laptopie bez potrzeby korzystania z superkomputerów.

TITAN-LSTM w skrócie
MetrykaPodawana liczba
Horyzont prognozyDo 30 minut, aktualizowana co 5 minut
Okres danych radarowych2016–2019, zapora Ponte Nova, Biritiba Mirim
Śledzone / użyte burze32 000+ śledzone; 439 wybranych (307 treningu, 132 testowania)
Poprawa dokładnościIndeks wzrósł z ~0,2 do ~0,7 (agencja FAPESP)
Redukcja fałszywych alarmów~70% mniej fałszywych alertów (agencja FAPESP)
Sprzęt do treninguStandardowy laptop, ~20 minut (ND+)

Zamierzone użycie

Zgodnie z Jornal da USP i agencją FAPESP, celem jest danie agencjom obrony cywilnej więcej czasu na podjęcie decyzji o środkach takich jak zamknięcie dróg lub ewakuacja ludzi z zagrożonych obszarów przed największymi opadami deszczu burzy. Portale podały również potencjalne zastosowanie w zasilaniu hydrologicznych i modeli ostrzegania przed powodziami, ponieważ znanie intensywności opadów wyżej w górze może pomóc przewidzieć szybki wzrost poziomu rzeki poniżej.

Sieć decyduje, czy ta informacja pozostaje istotna czy nie.

— Andrea Salomé Viteri López, badaczka, IAG-USP, zgodnie z relacją agencji prasowej FAPESP

Jornal da USP poinformował, że szerszy cel, jak opisali go badacze, to danie pracownikom centrów zarządzania kryzysem lepsze warunki do podejmowania właściwych decyzji podczas poważnych warunków pogodowych.

Ograniczenia badania

Model został wytrenowany i przetestowany wyłącznie na danych radarowych z regionu metropolitalnego São Paulo między 2016 a 2019 rokiem, a podane dane o dokładności dotyczą tego zestawu danych. Przeanalizowane źródła nie podały daty wdrożenia operacyjnego ani informacji o tym, czy narzędzie zostało przyjęte przez jakąkolwiek agencję obrony cywilnej.

Pytania

Co to jest TITAN-LSTM?
Jest to system sztucznej inteligencji opracowany na USP, który łączy algorytm śledzenia burz oparty na radarze (TITAN) z siecią neuronową LSTM w celu prognozowania ścieżki burzy i intensywności opadów do 30 minut wcześniej.
Kto opracował to narzędzie?
Andrea Salomé Viteri López, pracownik nauki na stanowisku postdoktora w Instytucie Astronomii, Geofizyki i Nauk o Atmosferze USP, opracowała je pod kierunkiem profesora Carlosa Augusto Moralesa Rodrigueza, z finansowaniem FAPESP.
Jak dokładna jest prognoza?
Zgodnie z agencją prasową FAPESP, indeks dokładności modelu w prognozowaniu obszaru opadów wzrósł z około 0,2 do około 0,7 w wczesnych minutach prognozy, a fałszywe alarmy spadły o prawie 70% w porównaniu z metodą samodzielną TITAN.
Jakie dane zostały użyte do jego zbudowania?
Badacze używali danych radarowych z zapory Ponte Nova w Biritiba Mirim, São Paulo, zebranych między 2016 a 2019 rokiem, śledząc ponad 32 000 burz i wybierając 439 do treningu i testowania sieci neuronowej.
Czy narzędzie jest już używane przez agencje obrony cywilnej?
Przeanalizowane źródła opisują zamierzone użycie narzędzia do decyzji obrony cywilnej, takich jak zamknięcie dróg i ewakuacja, ale nie podają daty wdrożenia operacyjnego ani przyjęcia przez konkretną agencję.

Jak opowiada to świat

Źródła

  1. Jornal da USP — Modelo de previsão de tempestades "avisa" casos de alerta até 30 minutos antes
  2. Agência FAPESP — Nova ferramenta de IA prevê rota e intensidade de tempestades em curtíssimo prazo
  3. ND+ — Nova ferramenta brasileira de IA prevê tempestades com até 30 minutos de antecedência e indica a rota da chuva

Ten tekst przygotowała sztuczna inteligencja, a przed publikacją przeszedł automatyczną kontrolę źródeł. Jeśli widzisz błąd, poproś o sprostowanie. Poproś o sprostowanie lub odpowiedź · Jak to robimy

Powiązane