ИИ-стартап WindBorn: охотник за ураганами
Использование нейросетей кардинально изменило процесс прогнозирования погоды. К примеру, точность трехдневных предсказаний за последние годы достигла практически 100%. Однако долгосрочное прогнозирование таким качеством похвастаться не может. Над этим и работает проект WindBorne Systems Inc. Команда стартапа усовершенствовала соответствующее оборудование и снабдила его ИИ.
ИИ-прогноз погоды: как это работает
Преимущество использования искусственного интеллекта при формировании прогнозов погоды состоит в возможности опираться на огромный массив статистической информации, собранной за последнее столетие: от состояния почвы и поверхностных вод Мирового океана до изменений в верхних слоях атмосферы.
Точность такого прогнозирования напрямую зависит от объема и качества новых данных, которые могут поступать от наземных станций, метеозондов, кораблей, самолетов и, наконец, искусственных орбитальных спутников. При этом информация со спутников и метеозондов сегодня играет ведущую роль.
Традиционный метеозонд. Источник: википедия
Тысячи воздушных шаров ежедневно запускаются по всему миру государственными и частными организациями для отслеживания состояния атмосферы. Это простая и дешевая технология, не требующая специального оборудования (кроме шара с гелием и датчика). Метеозонды остаются незаменимыми для получения информации о температуре, скорости ветра, влажности и т.д.
Вместе с тем старая добрая технология имеет ряд недостатков — метеозонды движутся исключительно по ветру, делают замер на определенной высоте и сравнительно быстро прекращают существование.
Суть проекта WindBorne
Именно эти недостатки взялись устранять в основанном в 2019 году калифорнийском стартапе WindBorne Systems Inc. Для начала разработчики изменили конфигурацию самого шара — зонды WindBorn больше похожи на парус или крыло. Сложная балластная система противовесов дает возможность оператору менять высоту полета шара и даже оперативно брать на себя управление движением.
Усовершенствованный ИИ-метеозонд от WindBorn. Источник: Windbornesystems.com
Так же, как и парусные корабли, зонды WindBorn умеют двигаться под углом к ветру и лавировать. Многочисленные датчики зонда снимают показания по всему пути следования шара на разных высотах, измеряя вертикальный воздушный слой.
При этом зонды могут функционировать много дней, а некоторые из шаров WindBorn даже совершили кругосветку, постоянно проводя измерения атмосферы.
Кроме того, компания разработала собственную модель прогнозирования на основе ИИ, адаптированную для оперативной обработки поступающих данных. Модель обучалась на основе архива информации Европейского центра среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF, European Centre for Medium-Range Weather Forecasts).
ECMWF считается ведущим мировым центром прогнозирования, а его база содержит данные о почасовом изменении погоды во всем мире с 1940 года.
Для изучения воздушных потоков в Тихом океане зонды запускаются с четырех точек в США, Южной Кореи и Багамских островов, а для исследования западного побережья Африки — с островов Кабо-Верде. Благодаря этому WindBorn может отслеживать зарождение и поведение атмосферных вихрей, которые в Европе называют циклонами, в Тихоокеанском регионе — тайфунами, а в Северной Атлантике — ураганами.
Регулярные запуски дают общую картину и постоянный поток глобальных данных, а отдельные запрограммированные подъемы зондов собирают информацию о конкретных погодных явлениях.
Как говорит Кай Маршленд, соучредитель WindBorn, долгосрочной целью компании является одновременное наличие в воздухе 10 тысяч ее зондов для получения полной картины состояния атмосферы на планете.
Я хочу, чтобы прогнозы погоды были похожи на календарь. Погода влияет на ваши действия, вы знаете, что она существует. Но она больше не является чем-то неожиданнымзаметил Кай.
WindBorne поможет в охоте за ураганами
В 2022 году результатами работы стартапа заинтересовались в Национальном управлении океанических и атмосферных исследований США (NOAA, National Oceanic and Atmospheric Administration), после чего совместно с WindBorn было проведено изучение атмосферных потоков в Тихом океане.
В NOAA признали, что данная информация может стать ценным дополнением для составления прогнозов. Также отмечено, что модель WindBorne могла бы повысить на 18% точность прогноза траектории урагана «Фиона» в 2022 году (ураган пятой категории, обрушившийся на атлантическое побережье Канады).
В целом ученые имеют достаточно неплохое представление о причинах возникновения ураганов, чтобы прогнозировать их поведение. Обычно они зарождаются у западного побережья Африки в виде тропического шторма, пересекают океан и усиливаются до состояния ураганов в Мексиканском заливе и Карибском бассейне. Далее ураганы двигаются на север вдоль побережья американского континента и, как правило, разрушаются в океане.
Но некоторые из таких вихрей ведут себя аномально и выходят на сушу континента, становясь стихийным бедствием. Орбитальное наблюдение позволяет отследить вихрь в любой момент времени, но не дает ответа на вопрос о точной скорости ветра и возможных изменениях траектории. Для этого необходимы данные непосредственно с места событий — замеры температуры воздуха и океана, преобладающих ветров вокруг урагана и пр.
Именно с этой задачей и могут справиться зонды WindBorne. В компании считают, что сезон ураганов 2024 года станет решающим для проверки технологии: обычно их пик приходится на сентябрь-октябрь, когда океанские воды максимально прогреваются.
2024 год уже был отмечен сильными штормами в июне. Весь этот период команда WindBorne запускала воздушные шары из Кабо-Верде — точки формирования ураганов. В стартапе подчеркивают, что уже сейчас спрос на данные со стороны энергетических компаний, гражданских авиалиний и торгового флота намного превышает возможности WindBorne. Определенно, это хорошая точка роста.
