Science Advances’ta yayınlanan yeni çalışma, fizik tabanlı hava tahmin sistemlerinin ekstrem olaylarda yapay zekadan daha güvenilir olduğunu gösteriyor. İklim değişikliğiyle birlikte rekor sıcak hava dalgaları, yıkıcı fırtınalar ve sıra dışı soğuk hava olayları daha sık görülmeye başladı. 2021 Kuzeybatı Pasifik sıcak hava dalgası, 2010 Rusya sıcakları ve Avrupa’daki aşırı hava olayları binlerce insanın ölümüne ve ekosistem hasarına yol açtı.
Son yıllarda GraphCast, Pangu-Weather ve Fuxi gibi yapay zeka tabanlı hava tahmin sistemleri kullanılıyor. Bu modeller, geleneksel fizik tabanlı sistemlere göre çok daha hızlı çalışıyor ve günlük hava tahminlerinde çoğu zaman daha başarılı sonuçlar veriyor. Ancak yeni araştırma, konu rekor kıran ekstrem hava olayları olduğunda yapay zekanın ciddi sınırlamalar taşıdığını ortaya koyuyor. Araştırmacılar, 2018 ve 2020 yıllarında gerçekleşen rekor sıcaklık, soğuk ve rüzgar olaylarından oluşan büyük bir veri kümesi oluşturdu. Daha sonra yapay zeka modellerinin geçmişte yaptığı tahminler, Avrupa Orta Vadeli Hava Tahminleri Merkezi’nin fizik tabanlı yüksek çözünürlüklü HRES sistemiyle karşılaştırıldı.
Sonuçlar, yapay zeka modelleri günlük koşullarda yüksek doğruluk gösterse de, rekor sıcak hava olaylarında sıcaklıkları olduğundan düşük tahmin etti. Benzer şekilde şiddetli rüzgar olaylarında da ekstrem değerler yeterince güçlü öngörülemedi. Üstelik rekor ne kadar büyükse, yapay zeka modellerinin hata payı da o kadar arttı.
Sorunun temeli geçmiş veriye bağlılık
Araştırmacılara göre bu durumun temel nedeni, yapay zekanın yalnızca geçmiş gözlemlerle eğitilmesi. AI sistemleri, 1979-2017 arasındaki hava verilerini kullanarak atmosfer örüntülerini öğreniyor. Ancak daha önce gözlemlenmemiş bir olay gerçekleştiğinde modeller tahminlerini tarihsel ortalamalara doğru çekme eğilimi gösteriyor.
Araştırmada, yapay zeka tahmin hatalarının rekor seviyenin büyüklüğüyle neredeyse doğrusal biçimde arttığı görüldü. Yani yapay zeka modelleri görünmez bir “üst sınır” varmış gibi davranıyor. Başka bir deyişle sistemler, eğitim verilerinde görülmeyen büyüklükteki olayları üretmekte zorlanıyor.
Fizik tabanlı HRES modeli ise atmosferin davranışını doğrudan fizik yasalarıyla hesaplıyor. Basınç değişimleri, enerji dengeleri ve atmosfer dinamikleri diferansiyel denklemler aracılığıyla simüle edildiği için sistem daha önce hiç yaşanmamış koşulları da modelleyebiliyor. Araştırmacılar, bu nedenle fizik tabanlı modellerin ekstrem olaylarda daha dengeli ve güvenilir tahminler ürettiğini belirtiyor.
Araştırmacılar yapay zekanın tamamen başarısız olduğunu düşünmüyor. Aksine yapay zeka modellerinin hız, enerji verimliliği ve uzun vadeli tahminlerde önemli avantajlar sunuyor. Araştırmacılar makalelerinde; “Erken uyarı sistemleri ve afet yönetimi gibi yüksek riskli uygulamalar için bu modellere tek başına güvenilebilmesi için daha titiz doğrulama ve model geliştirme çalışmaları gerekmektedir.” diyor.
Kaynak: Science Advances