Project Aardvark: Inovasi dalam Prediksi Cuaca Berbasis AI

• Prediksi cuaca yang akurat memainkan peran penting di berbagai bidang seperti pertanian, transportasi, dan energi
• Berfungsi sebagai sistem peringatan dalam kondisi iklim ekstrem seperti banjir atau gelombang panas
• Munculnya sistem prediksi berbasis AI seperti Pangu-Weather milik Huawei dan GenCast milik Google DeepMind telah meningkatkan ekspektasi terhadap prediksi cuaca AI
• Turing Institute berfokus pada pengembangan teknologi prediksi cuaca menggunakan AI, dan melalui itu sedang mengembangkan sistem prediksi berbasis AI generasi baru, Aardvark

Pendekatan Prediksi Cuaca Saat Ini

• Prediksi cuaca saat ini didasarkan pada metode Numerical Weather Prediction (NWP)
• NWP terdiri dari tiga tahap berikut:
  • Tahap 1: Mengumpulkan informasi dari satelit, stasiun cuaca, balon cuaca, kapal, pesawat, dan lainnya untuk memperkirakan kondisi atmosfer
  • Tahap 2: Menggunakan model komputer yang kompleks untuk mengembangkan kondisi saat ini menjadi kondisi masa depan
  • Tahap 3: Mengolah hasil prediksi, mengoreksi akurasi per lokasi, dan mencerminkan masukan dari peramal cuaca manusia
• Proses ini memerlukan superkomputer berkinerja tinggi, tenaga kerja dalam jumlah besar, dan perangkat lunak yang kompleks
• Negara maju dapat mengoperasikan sistem seperti ini, tetapi negara berkembang kesulitan melakukannya karena keterbatasan infrastruktur

Pendekatan Inovatif Aardvark

• Aardvark menggantikan seluruh proses prediksi dengan satu model AI
• Dapat dilatih dan dijalankan di komputer desktop, dengan kecepatan prediksi ribuan kali lebih cepat daripada metode yang ada
• Mengumpulkan data dari berbagai sumber seperti satelit, stasiun cuaca, dan balon cuaca untuk melakukan prediksi cuaca global selama 10 hari
• Mengadopsi arsitektur deep learning baru untuk pemrosesan data yang kompleks dan pelengkapan data yang hilang
• Keunggulan Aardvark:
  • Dapat dioperasikan juga di negara berkembang → tidak memerlukan superkomputer
  • Akurasi dan efisiensi prediksi meningkat
  • Pengurangan energi yang dibutuhkan untuk prediksi cuaca memungkinkan penurunan emisi karbon

Kinerja dan Potensi Aardvark

• Saat ini Aardvark menunjukkan tingkat akurasi yang mirip dengan Global Forecast System (GFS) milik Amerika Serikat
• Saat ini baru menggunakan sekitar 10% dari data yang tersedia → jika lebih banyak data digunakan, akurasinya berpotensi meningkat besar
• Berpotensi menggantikan model prediksi numerik yang ada
• Kecepatan prediksi yang tinggi memungkinkan respons iklim yang cepat
• Dapat menyediakan alat prediksi canggih bagi negara berkembang dan negara yang kekurangan data

Tantangan

• Alat prediksi berbasis AI masih berada pada tahap eksperimental dan memerlukan verifikasi jangka panjang
• Prediksi fenomena iklim ekstrem seperti badai topan dan banjir sangat sulit
• Karena model dilatih berdasarkan data masa lalu, ada kemungkinan timbul kesalahan akibat perubahan iklim
• Perlu mengatasi masalah kurangnya data untuk fenomena iklim yang jarang terjadi

Rencana Masa Depan Aardvark

• Turing Institute menargetkan peningkatan presisi di bidang prediksi cuaca, kelautan, dan es laut melalui Aardvark
• Secara khusus mendorong penerapan di negara berkembang dan wilayah Arktik
• Berencana memperkuat prediksi fenomena iklim ekstrem melalui perluasan data dan optimalisasi arsitektur
• Menambahkan kemampuan prediksi jangka panjang dan prediksi musiman → mendukung perencanaan iklim jangka panjang bagi pemerintah dan perusahaan
• Diharapkan kemajuan teknologi prediksi cuaca berbasis AI akan memperkuat manfaat sosial dan perlindungan ekonomi

Kesimpulan

• Aardvark adalah sistem inovatif yang dapat mengubah paradigma prediksi cuaca
• Sangat berpotensi memperkuat kapasitas respons iklim negara berkembang dan meningkatkan akurasi prediksi
• Turing Institute berencana memimpin agar Inggris berada di garis depan prediksi iklim melalui Aardvark
• Detail lebih lanjut tentang Aardvark dapat dilihat di makalah Nature

[GN⁺]

Komentar Hacker News

• Sempat berpikir, "The Turing Institute? Masih ada ya?"

  • Turing Institute sebelumnya yang berbasis di Glasgow meneliti AI dan berakhir pada 1994
  • Ada riset-riset menarik yang lahir dari sana, tetapi itu berbeda dengan institusi yang sekarang

• Penasaran apakah mereka menyimpan data historis selama beberapa dekade

  • Apakah algoritme AI bisa dibandingkan kinerjanya dengan metode yang ada menggunakan data masa lalu
  • Mirip dengan cara algoritme fintech dievaluasi memakai data pasar saham historis

• Memberikan tantangan untuk modelnya

  • Membuat prediksi cuaca yang akurat untuk wilayah metro Kansas City lebih dari 2 hari ke depan
  • Per 2024, hal itu masih jarang akurat

• Penasaran apakah agen AGI hipotetis di masa depan bisa memprediksi cuaca seperti manusia yang secara naluriah mengetahui lintasan bola

  • AI mungkin tahu cuaca besok dengan akurat, tetapi belum tentu memahami bagaimana pengetahuan itu diperoleh

• Makalahnya bisa dilihat di sini

• Tidak yakin apakah klaim menggantikan semua tahap itu berlebihan, atau aku yang melewatkan nuansanya

  • Penasaran bagaimana model tersebut akan menggantikan tahap pengumpulan data

• Disayangkan pendanaan untuk peralatan pengumpulan data seperti balon cuaca telah dihentikan

• Penasaran bagaimana mereka akan menangani edge case seperti badai hurikan atau cuaca ekstrem langka

• Ayah saya pernah melakukan riset ekstensif tentang angin laut dan pemodelan curah hujan, dan saya berharap beliau sempat melihat kemajuan AI dan machine learning seperti ini

• Penasaran seberapa tangguh model machine learning ketika di dunia dengan perubahan iklim yang cepat, masa lalu tidak lagi bisa memprediksi masa depan