ÓNa noite de quarta-feira, o furacão Milton se tornará o quinto furacão em 2024 para atingir o continente americano À medida que tempestades como esta se tornam mais frequentes e intensas, a inteligência artificial desempenha um papel cada vez mais central nos esforços dos meteorologistas e outros cientistas para rastrear estas tempestades e mitigar os seus danos.
Durante anos, os meteorologistas construíram modelos complexos de previsão de tempestades com base na velocidade do vento, temperatura, umidade e outros fatores, e registrados através de leituras de aviões, bóias e satélites. Mas estes modelos podem levar horas para produzir previsões atualizadas.
Os modelos de aprendizado de máquina, por outro lado, baseiam-se no vasto conhecimento da atmosfera terrestre e em dados de como as tempestades anteriores se desenrolaram. Eles se destacam no reconhecimento de padrões, revelando tendências que a maioria dos humanos não consegue discernir em uma fração do tempo. E este ano, eles ofereceram repetidamente previsões precisas relacionadas a tempestades, geradas em segundos e dias antes de uma tempestade atingir a costa.
“A comunidade meteorológica está, em alguns casos com relutância e, em alguns casos, adotando totalmente a modelagem de IA”, diz o meteorologista de Houston. Matt Lanza. “Em termos de furacões, aprendemos que a modelagem de IA pode ir de igual para igual com o modelo baseado na física, então você tem que usá-lo.”
Leia mais: Aqui está o que você precisa saber sobre o caminho esperado do furacão Milton
Lanza diz que esta semana surgiu um consenso entre muitos tipos diferentes de modelos de que Milton provavelmente pousará entre Clearwater e Sarasota, Flórida. A modelagem de IA, diz Lanza, “provavelmente captou esse resultado potencial cerca de 12 a 18 horas antes de muitas outras modelagens”.
A precisão da IA no rastreamento de tempestades
Esta não é a primeira vez que modelos de IA previram a trajetória de um furacão este ano antes dos modelos tradicionais. GraphCast, criado pela empresa de IA do Google Deepmind, treinou um programa de IA em quatro décadas de dados meteorológicos globais e previsto corretamente que Beryl, o primeiro grande furacão no Atlântico em 2024, atingiria o Texas, em oposição a um modelo europeu de topo que previa um desembarque no México. A equipe por trás do projeto ganhou o maior prêmio de engenharia da Grã-Bretanha este anocom um dos juízes chamando isso de “um avanço revolucionário”.
Alguns meses depois, um modelo europeu de IA chamado AIFS previu com sucesso o caminho do Francine quando atingiu a Costa do Golfo. “A consistência foi incrível”, diz Lanza. “Mesmo os modelos tradicionais com melhor desempenho, não acredito que fossem tão consistentes.” Lança escreveu em seu blog que a precisão do modelo deu à sua equipe a confiança de que a tempestade não seria uma grande preocupação para o Texas, o que permitiu que as pessoas no local planejassem e organizassem os recursos de forma mais adequada.
Outros modelos importantes de previsão incluem QuatroCastNetdesenvolvido pela NVIDIA e Pangu-Weather, da Huawei. O Centro Nacional de Furacões (NHC), por sua vez, IA integrada nos seus processos de previsão, com o vice-diretor do NHC, Jamie Rhome, chamando-o de “pilar” do sucesso no ano passado. “A sofisticação da IA melhorou dramaticamente e continua a melhorar, e isso é fundamental porque temos apenas três horas para fazer a previsão”, disse ele à NBC Miami.
Apesar de seu sucesso, a tecnologia ainda apresenta muitos soluços. UM Estudo de 2024 descobriram que, embora os modelos de aprendizagem automática previssem com eficácia características em grande escala da tempestade de vento europeia Ciarán, não conseguiram registar ventos de superfície prejudiciais e outros aspectos incomuns da tempestade. Lanza diz que os modelos de IA tendem a subestimar a intensidade dos furacões e às vezes têm dificuldade em medir a precipitação.
Por causa desses erros, Lanza diz que é crucial que os meteorologistas não confiem apenas nas previsões da IA. “Não estamos entregando as rédeas a essas coisas e apenas dizendo: ‘faça-me uma previsão e eu simplesmente a regurgitarei’”, diz ele. “Você ainda precisa olhar para o espectro mais amplo de ferramentas disponíveis para você.”
Previsão de tempestade
Na Universidade da Flórida, cientista de IA Zhe Jiang está trabalhando para resolver um desses problemas mais granulares com precisão: como as tempestades afetarão as costas da Flórida. Jiang diz que a IA para modelagem costeira ficou para trás em relação às previsões meteorológicas globais, devido à falta de dados de treinamento de alta qualidade e ao fato de que as redes neurais baseadas em dados muitas vezes desconhecem os princípios físicos fundamentais, como a forma como a água se moverá ou se dispersará.
Para avançar neste campo, Jiang e os seus colegas, incluindo oceanógrafos costeiros, têm treinado um substituto de IA com base em simulações costeiras. De acordo com resultados preliminares, esta IA criou previsões para as correntes oceânicas 500 vezes mais rápido do que os modelos anteriores. Jiang espera treinar o modelo para tempestades em breve, o que ele espera poder salvar vidas e evitar danos materiais. “Na previsão atual, pode levar algumas horas para fazer uma previsão. Se reduzirmos o tempo para segundos, os gestores de desastres podem planear com mais tempo e fazer com que mais pessoas planeiem melhor os danos potenciais”, diz Jiang.
Mas Jiang tem o cuidado de observar que a simples utilização de modelos de IA de uso geral para prever tempestades pode ter consequências desastrosas. “As redes neurais às vezes fazem previsões excessivamente confiantes, mas imprecisas, causando consequências graves na tomada de decisões de alto risco”, diz ele.
Muitos outros pesquisadores embarcaram em projetos paralelos. Um pesquisador da Universidade de Miami está computadores de treinamento na esperança de construir réplicas em 3D de sistemas ativos de tempestades, para que os aviões não precisem voar até eles para fazer leituras. Outra empresa está usando aprendizado de máquina para tentar prever onde ocorrerão cortes de energia e quantos residentes podem ser afetados.
Jiang diz que enfrentar furacões como o Milton torna o seu trabalho ainda mais urgente: “Há eventos cada vez mais graves e perigos costeiros como o furacão Milton acontecendo perto da minha casa, e estamos realmente correndo com o tempo para desenvolver tecnologias de IA mais rapidamente”.
