أخبارابتكارات ومبادرات

تقنيات الذكاء الاصطناعي قد تحدث ثورة في القدرة على مراقبة وفهم والتنبؤ بأنظمة الأرض

أكثر من 700 عالم في علوم الأرض والبيئة والحوسبة والذكاء الاصطناعي من 112 مؤسسة حول العالم

استخدام الذكاء الاصطناعي للمساعدة في جمع وفهم وتحليل مجموعات كبيرة من المعلومات، لديه القدرة على إحداث ثورة في قدرتنا على مراقبة العمليات في أنظمة الأرض وفهمها والتنبؤ بها.

يعمل الباحثون والعلماء معًا لتطبيق تقنيات الذكاء الاصطناعي والنمذجة مثل التعلم الآلي لتعزيز علوم الأرض والبيئة، على وجه التحديد، يهدف العلماء والخبراء إلى دمج التكنولوجيا الحديثة في عمل نماذج نظام الأرض والملاحظات والنظريات – بالإضافة إلى توفير القدرات الحسابية التي يمكن أن توفر السرعة والدقة واتخاذ القرارات الأكثر استنارة ورشيقة.

في جهد تعاوني بين مكتب البحوث البيولوجية والبيئية التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) وبرنامج أبحاث الحوسبة العلمية المتقدمة التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، وكذلك مع خبراء المجتمع، تم عقد ورشة عمل حول الذكاء الاصطناعي لتوقع نظام الأرض (AI4ESP) من أكتوبر إلى ديسمبر 2021.

استكشفت ورشة العمل الافتراضية التي استمرت خمسة أسابيع التحديات وتطوير البنية التحتية التي من شأنها أن تدمج بشكل أفضل مزيجًا من القدرات التكنولوجية والأنشطة البشرية في هذا المجال، والمختبرات مع الموارد الحسابية.

تطورات جذرية

طور BER العملية كنموذج “نموذج التجربة” أو ModEx، وقال نيكي هيكمون ، رئيس برنامج AI4ESP مدير مشارك لعمليات مكتب قياس إشعاع الغلاف الجوي التابع لوزارة الطاقة في مختبر أرجون الأمريكي، “تتطلب التحسينات الفعالة لإمكانية التنبؤ بنظام الأرض تطورات جذرية عبر بيئة ModEx، وقد وفرت هذه الورشة فرصة متعددة التخصصات ومهام مشتركة للمجتمعات العلمية والتطبيقية للتعاون من أجل فهم التطورات المطلوبة”.

700 مشارك من القطاعين الخاص والعام

وفقًا لتقرير صدر حديثًا يلخص ورشة عمل AI4ESP ، جمع الحدث أكثر من 700 مشارك من القطاعين الخاص والعام، مع ممثلين عن علوم الأرض والبيئة والحوسبة والذكاء الاصطناعي، معًا، صمم حوالي 100 خبير ورشة العمل بناءً على 156 ورقة بحثية، قدمها 640 مؤلفًا من 112 مؤسسة حول العالم.

دورة المياه التكاملية وظواهر الطقس المتطرفة

تم تضييق المعلومات إلى 17 موضوعًا متعلقًا بدورة المياه التكاملية وظواهر الطقس المتطرفة في تلك الدورة، وناقش الخبراء تسع نقاط محورية تتعلق بتنبؤات نظام الأرض، بما في ذلك الجلسات التي تشمل الهيدرولوجيا وعلوم مستجمعات المياه وديناميات السواحل؛ الغلاف الجوي والأرض والمحيطات والجليد؛ وتقلب المناخ والظواهر المتطرفة.

خلال الجلسات، استكشف المشاركون إمكانات الذكاء الاصطناعي لإطلاق العنان للاكتشافات العلمية باستخدام أدوات مثل الشبكات العصبية، والتعلم الآلي المستنير بالمعرفة ، وهياكل الذكاء الاصطناعي والتصميم المشترك.

في كل جلسة، حدد الباحثون التحديات التي تدعم الحاجة إلى ثورة في تكنولوجيا الذكاء الاصطناعي والبنية التحتية التي يمكن تطبيقها لإدارة الأعمال المعقدة في مجال العلوم البيئية.

وضع أهداف لتطوير الإطار التكاملي لكل نقطة محورية

قال شارو فارادراجان، عالم أبحاث في مختبر لورانس بيركلي التابع لوزارة الطاقة الأمريكية، والذي يقود مختبر الأرض في المختبر، “نحتاج إلى منهجيات ذكاء اصطناعي جديدة تتضمن فهم العمليات وتحترم القوانين الفيزيائية لجعل التنبؤات الخاصة بسلوك نظام الأرض قابلة للتطوير وجديرة بالثقة وقابلة للتطبيق في ظل أنظمة المناخ المستقبلية”، مجال برنامج الذكاء الاصطناعي والبيانات.

واضاف “تعتبر ورشة العمل هذه فريدة من نوعها في مناقشة كيف يمكن للذكاء الاصطناعي تحسين النماذج والملاحظات والنظرية التي تتضمن نهج ModEx الخاص بوزارة الطاقة.”

وأضاف فارادراجان “سمحت لنا ورشة العمل والتقرير بوضع أهداف مدتها سنتان وخمس سنوات وعشر سنوات لتطوير الإطار التكاملي لكل نقطة محورية. كما حددنا أولويات علوم الأرض وعلوم الحوسبة والتغييرات البرنامجية والثقافية التي ستشمل مهمة AI4ESP.

قائمة شاملة بالفرص

وضع الخبراء قائمة شاملة بالفرص التي يمكن أن يساعد فيها البحث والتطوير في مجال الذكاء الاصطناعي في مواجهة بعض أكبر التحديات التي تواجه علوم الأرض، تشمل هذه التحديات إدارة وتحليل مجموعات كبيرة من البيانات لتعزيز القدرة على مراقبة الأحداث المتطرفة والتنبؤ بها وتعزيز تكامل الأنشطة البشرية في النظرية والنماذج.

قال فورست هوفمان، رئيس مجموعة علوم الأرض الحاسوبية في مختبر أوك ريدج الوطني التابع لوزارة الطاقة، “إن أحد أكثر الفرص إثارة في النمذجة هو تطوير نماذج هجينة جديدة تتضمن كلًا من الوحدات القائمة على العمليات والوحدات المستندة إلى ML، تتيح أطر النمذجة هذه دمج البيانات حول العمليات غير المفهومة جيدًا والتي يمكن أن تحسن الدقة وغالبًا ما تؤدي إلى تحسين الأداء الحسابي لنماذج نظام الأرض، مما يتيح إجراء المزيد من عمليات المحاكاة والتحليل ضمن حدود موارد معينة.”

الأولويات لمعالجة التحديات الحسابية

حدد المشاركون في ورشة العمل أيضًا العديد من الأولويات لمعالجة التحديات الحسابية – بما في ذلك التطورات في كل من الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي، والخوارزميات ، وإدارة البيانات والمزيد، يمكن أن تساعد نتيجة هذه الأولويات في تطوير بنية تحتية تكنولوجية تتسم بالكفاءة والدقة والاستراتيجية والملاءمة، وتصل إلى أبعد من الموارد.

هناك أيضًا حاجة إلى تغييرات برنامجية وثقافية لدعم مهمة أكثر تماسكًا عبر مختلف الوكالات العلمية والحكومية، فضلاً عن قوة عاملة مدربة يمكنها دمج التكنولوجيا بنجاح في أبحاثها وأنشطتها الإنسانية.

حدد الخبراء الحلول التي من شأنها أن تشمل مراكز أبحاث الذكاء الاصطناعي الخاصة بالعلوم البيئية، والأطر التي تمكن الخدمات المشتركة عبر المجتمعات المختلفة، والتدريب المستمر وبعثات الدعم.

يواصل المشاركون في ورشة العمل 2021 AI4ESP مناقشة الأنشطة الحسابية المجتمعية، بما في ذلك أنشطة الاتحاد الجيوفيزيائي الأمريكي والجمعية الأمريكية للأرصاد الجوية.

تابعنا على تطبيق نبض

Comments

هذا الموقع يستخدم Akismet للحدّ من التعليقات المزعجة والغير مرغوبة. تعرّف على كيفية معالجة بيانات تعليقك.

زر الذهاب إلى الأعلى
%d مدونون معجبون بهذه: