Ведущий научный сотрудник ИМКЭС СО РАН рассказала об использовании искусственного интеллекта в исследованиях климата
Елена Харюткина, ведущий научный сотрудник Института мониторинга климатических и экологических систем СО РАН, стала приглашенным спикером престижной Международной конференции по искусственному интеллекту и анализу данных «Путешествие в мир искусственного интеллекта» (AIJ), которая проводится в России с 2019 года при поддержке «Сбера», собирая ведущих экспертов для обсуждения влияния ИИ на различные сферы жизни общества.
На прошедшей в конце прошлой недели конференции ученые и эксперты обсуждали, как стремительная цифровизация и рост доступности ИИ влияют на нашу повседневную жизнь и меняют мир профессий и навыков. Елена Валерьевна и ее коллеги из других организаций – океанолог и эколог – рассказали о том, как же помогает искусственный интеллект в изучении климата нашей планеты.
– Достаточно неожиданным для меня стало пришедшее от организаторов AIJ письмо с предложением выступить в треке «Климат». Запись подкаста проходила в Москве, в Штаб-квартире «Сбера», отведенные на это 40 минут пролетели незаметно, в течение которых мы обсудили, какие же изменения происходят с климатом, океаном, атмосферой, каковы перспективы применения методов искусственного интеллекта. Я рассказала о том, как в настоящее время меняется глобальный климат, а также о связанном с этим увеличении числа экстремальных погодных явлений. Для меня это был новый и очень интересный опыт участия в таком формате, – отметила ведущий научный сотрудник лаборатории физики климатических систем.
В течение 2021–2024 гг. она совместно с коллегами из других научных организаций работала над проектами, получившими поддержку РНФ, в рамках которых, в том числе, проводились исследования с использованием нейронных сетей. В частности, в рамках проекта № 21-71-10052 (Центр исследований и разработок, г. Великий Новгород) с помощью нейронной сети U-Net и ее модификаций была проанализирована динамика изменений размеров тундровых озер – одного из индикаторов изменений климата. Для этого было использовано более 700 спутниковых снимков, сделанных над северными районами Сибири. Благодаря современным возможностям искусственного интеллекта ученым удалось справиться с целым рядом препятствий, затрудняющих изучение изображений: это наличие облачности, нечеткие границы исследуемых объектов, недостаточная освещенность земной или водной поверхности.
В другом проекте № 21-71-10076 (Институт оптики атмосферы им. Зуева СО РАН, г. Томск) ученые предложили алгоритм определения высоты нижней границы облаков на основе анализа данных пассивного дистанционного зондирования специально обученными для этого нейронными сетями. Информация об этом важнейшем климатическом и метеорологическом параметре необходима для обеспечения безопасности полетов воздушных судов – для определения видимости и вертикальной протяженности зон возможного обледенения.
– Главный плюс использования искусственного интеллекта в климатических исследованиях – это, конечно же, дерутинизация процессов обработки больших массивов данных, в том числе космических снимков. Для получения достоверных результатов требуется проанализировать сотни и даже тысячи изображений, с помощью технологий машинного обучения и нейронных сетей теперь можно сделать это гораздо быстрее. Однако, самое важное – это именно процесс обучения нейросети для решения конкретных задач. Например, необходимо, чтобы она умела отличать, что является озером, а что нет, – говорит Елена Валерьевна. – Убеждена, что будущее науки неразрывно связано с использованием методов искусственного интеллекта, для этого ученым самим нужно осваивать новые технологии, а также работать совместно с техническими специалистами! Я сама совсем недавно прошла повышение квалификации по программе «Генеративный искусственный интеллект для исследователя».
Также Е.В. Харюткина рассказала о тех исследованиях, которыми совместно с коллегами планирует заниматься в дальнейшем, продолжая использовать технологии машинного обучения и нейросетей. Они будут связаны с изучением экстремальных осадков в Сибирском регионе (сильный дождь), а также периодов без осадков, на фоне которых возникают пожары. Это и другие выступления можно посмотреть на сайте конференции .