למידת מכונה, כאשר משתמשים בה במדע האקלים בונה הבנה ממשית של מערכת האקלים. זה אומר שאנחנו יכולים לסמוך על למידת מכונה ולקדם את היישומים שלה במדע האקלים, אומרים הכותבים.
אדם או מכונה
לעתים קרובות מודלים אקלימיים גדולים ומורכבים אינם מעשיים לעבודה מכיוון שהם צריכים לרוץ במשך חודשים על מחשבי-על. כחלופה, מדעני האקלים לעיתים קרובות לומדים מודלים פשוטים.
באופן כללי, שתי גישות שונות משמשות לפשט מודלים אקלימיים: גישה מלמעלה למטה שבה מומחי אקלים מעריכים איזו השפעה תהיה לפונקציות שהושארו על החלקים השמורים במודל המופחת. וגישה מלמטה למעלה, שבה נתוני האקלים מוזנים בתכנית למידת מכונה, המדמה את מערכת האקלים.
שתי השיטות מביאות תוצאות דומות. זו בעיה מאתגרת, עם זאת, להבין פיזית גישות מונעות נתונים (מלמטה למעלה) כדי לסמוך עליהן באופן מלא. האם תוכניות לימוד מכונה 'מבינות' שהן עוסקות במערכת דינמית מורכבת, או שהן פשוט טובות בניחוש סטטיסטי של התשובות הנכונות?
פיתרון חכם
כעת, קבוצת מדענים מוכיחה אנליטית ומשתמשת בסימולציות ממוחשבות, שתוכנית למידת מכונה בשם Empirical Model Reduction (EMR) יודעת למעשה מה היא עושה. המחקר מראה שתוכנית מחשב זו מגיעה לתוצאות דומות להפחתה מלמעלה למטה של מודלים גדולים יותר מכיוון שלימוד מכונה בונה תוכנה משלו למודל אקלים.
"אני חושב שמה שאנחנו עושים בחקירה זו הוא לתת עדות פיזית כלשהי מדוע פרוטוקול מבוסס נתונים זה עובד. וזה בעיני די משמעותי, כי השיטה הייתה במדעי האטמוספירה די הרבה זמן. עם זאת, עדיין היו פערים רבים בהבנת המתודולוגיות ", אומר דוקטורט. התלמיד מנואל סנטוס גוטיירס.
מעודד ושימושי
המחקר מצביע על כך ששיטת לימוד המכונה הינה בריאה דינמית ופיזית ומייצרת סימולציות חזקות. לדברי המחברים, זה אמור להניע שימוש נוסף בשיטות מבוססות נתונים במדעי האקלים כמו גם במדעים אחרים.
"זה צעד מאוד מעודד. מכיוון שבמובן מסוים זה אומר שהשיטה מונעת הנתונים היא אינטליגנטית. זה לא אמולטור של נתונים. זהו מודל הלוכד את התהליכים הדינמיים. הוא מסוגל לשחזר את מה שעומד מאחורי הנתונים. וזה מציין שנגזרות תיאורטיות אלה נותנות לך אובייקט שהוא שימושי באלגוריתם, "אומר ולריו לוקאריני, פרופסור למכניקה סטטיסטית באוניברסיטת רידינג.
התוצאה חשובה במגוון תחומים: מתמטיקה יישומית, פיזיקה סטטיסטית, נתונים מדע, מדעי אקלים ומדעי מערכת מורכבים. ויש לזה השלכות במגוון הקשרים תעשייתיים, בהם נלמדות מערכות דינמיות מורכבות אך נגיש מידע חלקי בלבד - כמו הנדסת מטוסים, ספינות, טורבינות רוח, או במודל תנועה, רשתות אנרגיה, רשתות הפצה.