العدد : ١٦٩٩١ - الأحد ٢٩ سبتمبر ٢٠٢٤ م، الموافق ٢٦ ربيع الأول ١٤٤٦هـ

العدد : ١٦٩٩١ - الأحد ٢٩ سبتمبر ٢٠٢٤ م، الموافق ٢٦ ربيع الأول ١٤٤٦هـ

المال و الاقتصاد

أسرع بـ10 آلاف مرة من النماذج التقليدية..
باحثون من «هواوي» يطورون نموذج ذكاء اصطناعي للتنبؤ بأحوال الطقس

الاثنين ١٧ يوليو ٢٠٢٣ - 02:00

نشرت‭ ‬مجلة‭ ‬‮«‬نيتشر‭ ‬‮«‬Nature،‭ ‬أحد‭ ‬أهم‭ ‬المراجع‭ ‬العلمية‭ ‬على‭ ‬مستوى‭ ‬العالم،‭ ‬ورقة‭ ‬بحثية‭ ‬من‭ ‬تأليف‭ ‬باحثين‭ ‬من‭ ‬شركة‭ ‬هواوي‭ ‬حول‭ ‬نموذج‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬المبتكر‭ ‬الخاص‭ ‬بتنبؤات‭ ‬الطقس‭ ‬‮«‬بانغو‭ ‬ويذر‮«‬Pangu‭ ‬Weather‭ ‬الذي‭ ‬طورته‭ ‬وحدة‭ ‬أعمال‭ ‬‮«‬هواوي‭ ‬كلاود‮»‬‭ ‬المتخصصة‭ ‬بالحوسبة‭ ‬السحابية‭. ‬وتناولت‭ ‬الورقة‭ ‬كيفية‭ ‬تطوير‭ ‬النظام‭ ‬الدقيق‭ ‬والموثوق‭ ‬للتنبؤ‭ ‬بالطقس‭ ‬في‭ ‬جميع‭ ‬أنحاء‭ ‬العالم‭ ‬بناء‭ ‬على‭ ‬قدرات‭ ‬التعلم‭ ‬العميق‭ ‬وتحليل‭ ‬البيانات‭ ‬التي‭ ‬تم‭ ‬جمعها‭ ‬على‭ ‬مدار‭ ‬43‭ ‬عاماً‭. ‬ويتميز‭ ‬النظام‭ ‬الجديد‭ ‬الذي‭ ‬اعتبرته‭ ‬المجلة‭ ‬ثورياً‭ ‬بدقة‭ ‬أعلى‭ ‬من‭ ‬أساليب‭ ‬التوقعات‭ ‬التقليدية‭ ‬العددية،‭ ‬ويعمل‭ ‬على‭ ‬تحسين‭ ‬سرعة‭ ‬التنبؤ‭ ‬بنسبة‭ ‬تصل‭ ‬إلى‭ ‬10‭ ‬آلاف‭ ‬ضعف،‭ ‬مما‭ ‬يقلص‭ ‬مدة‭ ‬التنبؤ‭ ‬بحالة‭ ‬الطقس‭ ‬العالمي‭ ‬لبضع‭ ‬ثوانٍ‭ ‬فقط‭.‬

وتقدم‭ ‬الورقة‭ ‬البحثية‭ ‬المعنونة‭ ‬‮«‬تنبؤات‭ ‬جوية‭ ‬عالمية‭ ‬متوسطة‭ ‬المدى‭ ‬ودقيقة‭ ‬باستخدام‭ ‬شبكات‭ ‬عصبونية‭ ‬ثلاثية‭ ‬الأبعاد‮»‬‭ ‬طيفاً‭ ‬واسعاً‭ ‬من‭ ‬التجارب‭ ‬المستقلة‭ ‬التي‭ ‬تثبت‭ ‬كفاءة‭ ‬النموذج‭ ‬الجديد،‭ ‬حيث‭ ‬يتحدى‭ ‬‮«‬بانغو‭ ‬ويذر‮»‬‭ ‬الافتراضات‭ ‬السابقة‭ ‬التي‭ ‬تزعم‭ ‬أن‭ ‬تنبؤات‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬للطقس‭ ‬أقل‭ ‬دقة‭ ‬من‭ ‬التنبؤات‭ ‬التقليدية‭ ‬العددية‭. ‬وتعتبر‭ ‬هذه‭ ‬المرة‭ ‬الأولى‭ ‬التي‭ ‬يقوم‭ ‬فيها‭ ‬باحثون‭ ‬في‭ ‬شركة‭ ‬تكنولوجيا‭ ‬صينية‭ ‬بالتأليف‭ ‬الحصري‭ ‬لورقة‭ ‬بحثية‭ ‬في‭ ‬مجلة‭ ‬‮«‬نيشتر‮»‬‭ ‬وفقاً‭ ‬لأرشيف‭ ‬المجلة‭.‬

وأدى‭ ‬التطور‭ ‬السريع‭ ‬لقدرات‭ ‬الحاسوب‭ ‬على‭ ‬مدار‭ ‬الثلاثين‭ ‬عاماً‭ ‬الماضية‭ ‬إلى‭ ‬تحسن‭ ‬ملحوظ‭ ‬في‭ ‬دقة‭ ‬نظام‭ ‬التنبؤ‭ ‬التقليدي‭ ‬العددي‭ ‬للطقس،‭ ‬مما‭ ‬ساهم‭ ‬في‭ ‬تجنب‭ ‬العديد‭ ‬من‭ ‬مخاطر‭ ‬الكوارث‭ ‬الكبرى‭ ‬وتوفير‭ ‬توقعات‭ ‬حول‭ ‬التغيرات‭ ‬المناخية‭. ‬إلا‭ ‬أن‭ ‬عملية‭ ‬التنبؤ‭ ‬لم‭ ‬تصل‭ ‬إلى‭ ‬مستوى‭ ‬السرعة‭ ‬المطلوبة،‭ ‬وسعى‭ ‬الباحثون‭ ‬للوصول‭ ‬إلى‭ ‬كيفية‭ ‬استخدام‭ ‬طرق‭ ‬التعلم‭ ‬العميق‭ ‬للوصول‭ ‬إلى‭ ‬الدقة‭ ‬المطلوبة‭ ‬للتنبؤ‭ ‬بالطقس،‭ ‬لكن‭ ‬الأنظمة‭ ‬التي‭ ‬تعتمد‭ ‬على‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬للتوقعات‭ ‬المتوسطة‭ ‬والطويلة‭ ‬الأجل‭ ‬بقيت‭ ‬أقل‭ ‬من‭ ‬دقة‭ ‬التنبؤات‭ ‬العددية‭. ‬ولم‭ ‬يتمكن‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬من‭ ‬التنبؤ‭ ‬بالأحوال‭ ‬الجوية‭ ‬الشديدة‭ ‬وغير‭ ‬العادية‭ ‬مثل‭ ‬الأعاصير‭. ‬ورغم‭ ‬بعض‭ ‬النتائج‭ ‬الإيجابية‭ ‬التي‭ ‬حققتها‭ ‬نماذج‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬للتنبؤات‭ ‬الجوية،‭ ‬فإنها‭ ‬كانت‭ ‬تفتقر‭ ‬على‭ ‬الدوام‭ ‬إلىالدقة‭ ‬والسرعة،‭ ‬ويعزى‭ ‬ذلك‭ ‬إلى‭ ‬سببين‭. ‬أولهما‭ ‬اعتماد‭ ‬نماذج‭ ‬ذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬للتنبؤ‭ ‬الجوي‭ ‬على‭ ‬شبكات‭ ‬عصبونية‭ ‬ثنائية‭ ‬الأبعاد،‭ ‬لذا‭ ‬لا‭ ‬تستطيع‭ ‬معالجة‭ ‬البيانات‭ ‬الجوية‭ ‬ثلاثية‭ ‬الأبعاد‭ ‬المتباينة‭. ‬وثانياً،‭ ‬تعرض‭ ‬توقع‭ ‬الطقس‭ ‬على‭ ‬المدى‭ ‬المتوسط‭ ‬لأخطاء‭ ‬تراكمية‭ ‬عند‭ ‬استخدام‭ ‬النموذج‭ ‬عدة‭ ‬مرات‭.‬

ويقدر‭ ‬عدد‭ ‬الأعاصير‭ ‬التي‭ ‬تحصل‭ ‬سنوياً‭ ‬حول‭ ‬العالم‭ ‬بحوالي‭ ‬80‭ ‬إعصاراً‭ ‬تتسبب‭ ‬أغلبها‭ ‬في‭ ‬خسائر‭ ‬مادية‭ ‬فادحة‭. ‬وعلى‭ ‬مستوى‭ ‬الصين‭ ‬فقط،‭ ‬نجم‭ ‬عن‭ ‬الأعاصير‭ ‬في‭ ‬عام‭ ‬2022‭ ‬خسائر‭ ‬اقتصادية‭ ‬مباشرة‭ ‬بقيمة‭ ‬5‭.‬42‭ ‬مليارات‭ ‬يوان‭ ‬بحسب‭ ‬بيانات‭ ‬وزارة‭ ‬الطوارئ‭ ‬الصينية‭. ‬وكلما‭ ‬تم‭ ‬إرسال‭ ‬تحذيرات‭ ‬في‭ ‬وقت‭ ‬أبكر،‭ ‬زادت‭ ‬سهولة‭ ‬وفعالية‭ ‬اتخاذ‭ ‬التدابير‭ ‬الاحتياطية‭ ‬اللازمة‭ ‬وتقليص‭ ‬حجم‭ ‬الخسائر‭. ‬وفي‭ ‬مايو‭ ‬2023،‭ ‬جذب‭ ‬إعصار‭ ‬‮«‬ماوار‮»‬‭ ‬انتباه‭ ‬العالم‭ ‬بأسره‭ ‬وحصد‭ ‬لقب‭ ‬أقوى‭ ‬إعصار‭ ‬استوائي‭ ‬في‭ ‬العام‭ ‬حتى‭ ‬الآن‭. ‬ووفقاً‭ ‬لإدارة‭ ‬الأرصاد‭ ‬الجوية‭ ‬في‭ ‬الصين،‭ ‬قام‭ ‬نموذج‭ ‬‮«‬بانغو‭ ‬ويذر‮»‬‭ ‬بالتنبؤ‭ ‬بمسار‭ ‬إعصار‭ ‬ماوار‭ ‬بدقة‭ ‬قبل‭ ‬خمسة‭ ‬أيام‭ ‬من‭ ‬تغير‭ ‬مساره‭ ‬في‭ ‬المياه‭ ‬الشرقية‭ ‬لجزر‭ ‬تايوان‭.‬

برزت‭ ‬دقة‭ ‬نموذج‭ ‬‮«‬بانغو‭ ‬ويذر‮»‬‭ ‬في‭ ‬التجارب‭ ‬العلمية‭ ‬كبديل‭ ‬ثوري‭ ‬لطرق‭ ‬التوقع‭ ‬العددية‭ ‬التقليدية‭ ‬التي‭ ‬تحتاج‭ ‬إلى‭ ‬وقت‭ ‬يتراوح‭ ‬بين‭ ‬ساعة‭ ‬واحدة‭ ‬و7‭ ‬أيام‭. ‬ومع‭ ‬زيادة‭ ‬سرعة‭ ‬تنبئه‭ ‬بمقدار‭ ‬10‭ ‬آلاف‭ ‬مرة،‭ ‬بات‭ ‬بإمكانه‭ ‬التنبؤ‭ ‬بأدق‭ ‬تفاصيل‭ ‬الحالة‭ ‬الجوية‭ ‬كالرطوبة‭ ‬وسرعة‭ ‬الرياح‭ ‬ودرجة‭ ‬الحرارة‭ ‬وضغط‭ ‬مستوى‭ ‬سطح‭ ‬البحر‭ ‬خلال‭ ‬بضع‭ ‬ثوان‭.‬

ويستخدم‭ ‬النموذج‭ ‬الجديد‭ ‬محولاً‭ ‬خاصاً‭ ‬بالأرض‭ ‬ببنية‭ ‬ثلاثية‭ ‬الأبعاد‭ ‬لمعالجة‭ ‬البيانات‭ ‬الجوية‭ ‬ثلاثية‭ ‬الأبعاد‭ ‬غير‭ ‬المنتظمة‭ ‬والمعقدة‭. ‬وتم‭ ‬تدريبه‭ ‬باستخدام‭ ‬استراتيجية‭ ‬تجميع‭ ‬هرمية‭ ‬زمنية‭ ‬على‭ ‬فترات‭ ‬تنبؤ‭ ‬مختلفة‭ ‬عبر‭ ‬فواصل‭ ‬زمنية‭ ‬قدرها‭ ‬ساعة‭ ‬واحدة‭ ‬و3‭ ‬ساعات‭ ‬و6‭ ‬ساعات‭ ‬و24‭ ‬ساعة،‭ ‬ما‭ ‬نتج‭ ‬عنه‭ ‬تقليص‭ ‬حجم‭ ‬التكرار‭ ‬في‭ ‬التنبؤ‭ ‬بالحالة‭ ‬الجوية‭ ‬في‭ ‬وقت‭ ‬معين‭ ‬بالإضافة‭ ‬إلى‭ ‬تقليل‭ ‬التوقعات‭ ‬الخاطئة‭.‬

وقام‭ ‬الباحثون‭ ‬بتدريب‭ ‬النموذج‭ ‬على‭ ‬فترات‭ ‬زمنية‭ ‬معينة،‭ ‬عبر‭ ‬100‭ ‬دورة‭ ‬باستخدام‭ ‬عينات‭ ‬ساعية‭ ‬من‭ ‬البيانات‭ ‬الجوية‭ ‬للفترة‭ ‬الممتدة‭ ‬من‭ ‬1979‭ ‬إلى‭ ‬2021‭. ‬وبات‭ ‬بإمكان‭ ‬النموذج‭ ‬الجديد‭ ‬توفير‭ ‬تنبؤات‭ ‬الطقس‭ ‬العالمية‭ ‬لمدة‭ ‬24‭ ‬ساعة‭ ‬في‭ ‬1‭.‬4‭ ‬ثانية‭ ‬فقط‭ ‬باستخدام‭ ‬بطاقة‭ ‬رسومات‭ ‬V100،‭ ‬مما‭ ‬يمثل‭ ‬تحسنًا‭ ‬بمقدار‭ ‬10‭,‬000‭ ‬مرة‭ ‬مقارنة‭ ‬بالتوقعات‭ ‬العددية‭ ‬التقليدية‭.‬

وفيما‭ ‬يخص‭ ‬أهمية‭ ‬وجودة‭ ‬البحث‭ ‬الذي‭ ‬أجراه‭ ‬فريق‭ ‬‮«‬هواوي‭ ‬كلاود‮»‬،‭ ‬سلط‭ ‬المراجعون‭ ‬الأكاديميون‭ ‬في‭ ‬مجلة‭ ‬‮«‬نيشتر‮»‬‭ ‬الضوء‭ ‬على‭ ‬سهولة‭ ‬تنزيل‭ ‬وتشغيل‭ ‬نموذج‭ ‬‮«‬بانغو‭ ‬ويذر‮»‬‭ ‬وسرعة‭ ‬تشغيله‭ ‬حتى‭ ‬على‭ ‬الحاسوب‭ ‬المكتبي،‭ ‬ما‭ ‬يعني‭ ‬أنه‭ ‬يمكن‭ ‬الآن‭ ‬لأي‭ ‬فرد‭ ‬من‭ ‬مجتمع‭ ‬الأرصاد‭ ‬الجوية‭ ‬استخدام‭ ‬هذا‭ ‬النموذج‭ ‬واختباره‭ ‬بقدر‭ ‬ما‭ ‬يرغب‭. ‬وهي‭ ‬فرصة‭ ‬رائعة‭ ‬للمجتمع‭ ‬العلمي‭ ‬للاطلاع‭ ‬على‭ ‬درجة‭ ‬الجودة‭ ‬التي‭ ‬تتمتع‭ ‬بها‭ ‬تنبؤات‭ ‬النموذج‭ ‬لظواهر‭ ‬طبيعية‭ ‬محددة‭. ‬وسيساعد‭ ‬ذلك‭ ‬في‭ ‬تعزيز‭ ‬التطور‭ ‬والتقدم‭ ‬في‭ ‬مجال‭ ‬الأرصاد‭ ‬الجوية،‭ ‬ويشير‭ ‬المراجعون‭ ‬إلى‭ ‬أن‭ ‬النتائج‭ ‬التي‭ ‬تم‭ ‬الوصول‭ ‬إليها‭ ‬تمثل‭ ‬نقلة‭ ‬نوعية‭ ‬مهمة‭ ‬ومبتكرة‭ ‬تتفوق‭ ‬بالتأكيد‭ ‬على‭ ‬النتائج‭ ‬السابقة،‭ ‬وسيؤدي‭ ‬النموذج‭ ‬الجديد‭ ‬إلى‭ ‬إعادة‭ ‬تقييم‭ ‬شكل‭ ‬نماذج‭ ‬التنبؤات‭ ‬في‭ ‬المستقبل‭.‬

ويوضح‭ ‬الدكتور‭ ‬تيان‭ ‬تشي،‭ ‬رئيس‭ ‬علماء‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬في‭ ‬فريق‭ ‬‮«‬هواوي‭ ‬كلاود‮»‬،‭ ‬وعضو‭ ‬معهد‭ ‬مهندسي‭ ‬الكهرباء‭ ‬والإلكترونيات‭ ‬الأمريكي‭ ‬IEEE‭ ‬والأكاديمية‭ ‬الدولية‭ ‬اليورو‭ ‬آسيوية‭ ‬للعلوم‭ ‬سبب‭ ‬اختيار‭ ‬فريق‭ ‬البحث‭ ‬للذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬التركيز‭ ‬على‭ ‬مجال‭ ‬التنبؤات‭ ‬الجوية،‭ ‬بقوله‭: ‬‮«‬تعد‭ ‬توقعات‭ ‬الطقس‭ ‬واحدة‭ ‬من‭ ‬أهم‭ ‬السيناريوهات‭ ‬في‭ ‬مجال‭ ‬الحوسبة‭ ‬العلمية‭ ‬باعتبار‭ ‬أن‭ ‬التنبؤ‭ ‬الجوي‭ ‬نظام‭ ‬معقد‭ ‬للغاية‭. ‬ومع‭ ‬ذلك،‭ ‬يصعب‭ ‬الإلمام‭ ‬بجميع‭ ‬جوانب‭ ‬المعرفة‭ ‬الرياضية‭ ‬والفيزيائية‭ ‬المتعلقة‭ ‬به‭. ‬ولهذا‭ ‬نحن‭ ‬مسرورون‭ ‬جداً‭ ‬بالاعتراف‭ ‬الذي‭ ‬حصلت‭ ‬عليه‭ ‬أبحاثنا‭ ‬من‭ ‬مجلة‭ (‬نيتشر‭). ‬وفي‭ ‬الوقت‭ ‬الحالي،‭ ‬تمتلك‭ ‬نماذج‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬القدرة‭ ‬على‭ ‬استخراج‭ ‬القوانين‭ ‬الإحصائية‭ ‬لتغير‭ ‬الغلاف‭ ‬الجوي‭ ‬من‭ ‬خلال‭ ‬تحليل‭ ‬البيانات‭ ‬الضخمة،‭ ‬ويقوم‭ ‬نموذج‭ (‬بانغو‭ ‬ويذر‭) ‬الجديد‭ ‬بإتمام‭ ‬عملية‭ ‬نظام‭ ‬التوقعات‭ ‬بشكل‭ ‬أساسي،‭ ‬وتركز‭ ‬قدرته‭ ‬الرئيسية‭ ‬على‭ ‬التنبؤ‭ ‬بتغير‭ ‬حالة‭ ‬الغلاف‭ ‬الجوي‭. ‬ويتمثل‭ ‬هدفنا‭ ‬النهائي‭ ‬في‭ ‬بناء‭ ‬جيل‭ ‬أكثر‭ ‬تطوراً‭ ‬في‭ ‬مجال‭ ‬التنبؤ‭ ‬بالطقس‭ ‬عن‭ ‬طريق‭ ‬تقنيات‭ ‬الذكاء‭ ‬الاصطناعي‭ ‬من‭ ‬أجل‭ ‬تعزيز‭ ‬أنظمة‭ ‬التوقعات‭ ‬الحالية‭ ‬والمساهمة‭ ‬في‭ ‬تفادي‭ ‬الكوارث‭ ‬والخسائر‮»‬‭.‬

 

كلمات دالة

هل ترغب بالتعليق على الموضوع؟

لا تتردد في إعطاء تعليقك ومشاركة رأيك

الاسم:
النص:
تبقى لديك (600حرف

aak_news



الموافقة على استخدام ملفات تعريف الارتباط

يستخدم هذا الموقع ملفات تعريف الارتباط أو تقنيات مشابهة ، لتحسين تجربة التصفح وتقديم توصيات مخصصة. من خلال الاستمرار في استخدام موقعنا ، فإنك توافق على سياسة الخصوصية الخاصة بنا