Jurnal ilmiah bergengsi "Nature" terbitkan makalah ilmiah tentang Model Pangu Weather AI

Shenzen, China (ANTARA/PRNewswire)- HUAWEI CLOUD mengumumkan, sebuah makalah ilmiah tentang model "Pangu Weather AI" yang penuh terobosan telah diterbitkan Nature, salah satu jurnal ilmiah yang ternama di dunia.

Untuk pertama kalinya, pegawai perusahaan teknologi Tiongkok menerbitkan makalah ilmiah di Nature, menurut Nature Index. Makalah ilmiah ini, memaparkan cara mengembangkan sistem prakiraan cuaca dunia yang presisi dan akurat berdasarkan deep learning atas data yang terhimpun selama 43 tahun, diterbitkan di jurnal bergengsi tersebut pada 5 Juli 2023.

Pangu-Weather adalah model prediksi AI pertama yang sangat akurat dibandingkan model prakiraan cuaca konvensional dengan perhitungan angka. Dengan model ini, kecepatan prediksi cuaca meningkat hingga 10.000 kali lipat. Makalah ilmiah ini, berjudul "Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks", menyajikan verifikasi independen atas kapabilitas tersebut.

Pangu-Weather meruntuhkan anggapan umum bahwa prakiraan cuaca AI kurang akurat ketimbang prakiraan konvensional yang memakai perhitungan angka. Model ini, dikembangkan tim HUAWEI CLOUD, merupakan model prediksi AI pertama yang memiliki presisi lebih baik ketimbang metode prediksi biasa yang berbasiskan angka. 

Setelah daya komputasi berkembang cepat dalam 30 tahun terakhir, akurasi prakiraan cuaca numerik meningkat pesat, serta mampu menyediakan peringatan bencana ekstrem dan perubahan iklim. Namun, metode ini relatif menguras waktu. Agar prediksi berlangsung lebih cepat, peneliti menjajaki cara memanfaatkan metode deep learning. Meski demikian, prakiraan cuaca jangka pendek dan panjang berbasiskan AI masih kurang akurat dibandingkan prakiraan numerik. AI biasanya belum mampu memprediksi cuaca ekstrem yang tidak biasa terjadi, seperti angin topan.

Setiap tahun, sekitar 80 angin topan terjadi di seluruh dunia. Pada 2022, di Tiongkok sendiri, kerugian ekonomi secara langsung akibat angin topan tercatat senilai RMB 5,4 miliar, menurut data Kementerian Manajemen Bencana Tiongkok. Semakin dini peringatan dikeluarkan, maka semakin mudah dan lancar pula persiapan dapat dilakukan.

Mengingat kecepatannya, model prakiraan cuaca AI memilik daya tarik, namun kurang akurat karena dua alasan. Pertama, model prakiraan meteorologi yang telah tersedia dirancang dengan jaringan neural 2D sehingga tidak dapat memproses data meteorologi yang tidak merata. Kedua, prakiraan cuaca jangka menengah mengalami kekeliruan prakiraan kumulatif ketika model terlampau sering digunakan.

Bagaimana Pangu-Weather mengatasi tantangan ini

Pada tahap uji coba ilmiah, model Pangu-Weather menghasilkan akurasi yang lebih baik ketimbang metode prakiraan konvensional yang berbasiskan perhitungan numerik dalam prakiraan satu jam hingga tujuh hari, bahkan prediksi berlangsung lebih cepat hingga 10.000 kali. Model tersebut secara akurat memprakirakan indikator meteorologi yang mendetail, termasuk kelembapan, kecepatan angin, suhu, dan tekanan tingkat permukaan laut.

Model ini memakai arsitektur 3D Earth-Specific Transformer (3DEST) yang memproses data meteorologi 3D kompleks yang tidak merata. Dengan strategi agregasi yang hierarkis dan temporal, model tersebut dilatih dengan beragam interval prakiraan, yakni interval 1 jam, 3 jam, 6 jam, dan 24 jam. Hal ini mengurangi iterasi kuantitas untuk memprediksi kondisi meteorologi pada jangka waktu spesifik sehingga menurunkan prakiraan yang keliru.

Untuk menjelaskan alasan tim HUAWEI CLOUD AI berfokus pada prakiraan cuaca, Dr. Tian Qi, Chief Scientist, HUAWEI CLOUD AI Field, IEEE Fellow, Akademisi International Eurasian Academy of Sciences, menjelaskan, "Prakiraan cuaca merupakan salah satu skenario aplikasi terpenting dalam komputasi ilmiah, sebab prakiraan meteorologi termasuk sistem yang sangat kompleks. Namun, kita masih sulit mencakup seluruh aspek wawasan matematika dan fisika. Maka, kami gembira atas pengakuan yang diterima tim riset kami oleh Nature. Model AI dapat menghimpun hukum statistik dari evolusi atmosfer dari data masif. Kini, Pangu-Weather menyelesaikan pekerjaan sistem prakiraan, serta kemampuan utama dalam memprediksi evolusi kondisi atmosfer. Target kami adalah membangun kerangka prakiraan cuaca generasi baru dengan teknologi AI untuk memperkuat sistem prakiraan yang telah tersedia."

Mengomentari peran penting dan kualitas riset HUAWEI CLOUD, pengulas akademik dari Nature menjelaskan, Pangu Weather tak hanya sangat mudah diunduh dan dikelola, namun juga dieksekusi dengan cepat, bahkan di komputer desktop. Artinya, setiap orang dalam komunitas meteorologi kini dapat menjalankan dan menguji coba model ini sesuai kebutuhannya. Hal tersebut menghadirkan peluang positif bagi komunitas untuk mengeksplorasi seberapa baik kinerja model ini dalam memprediksi fenomena ilmiah. Maka, bidang meteorologi dapat berkembang dengan baik. Pengulas lain mencatat, hasil model AI ini merupakan langkah signifikan dari hasil sebelumnya. Karya ini akan membuat berbagai orang mengkaji ulang model prakiraan pada masa mendatang."

Pada Mei 2023, Angin Topan Mawar menarik perhatian dunia sebagai angin topan tropis yang paling dahsyat hingga tahun ini. Menurut China Meteorological Administration, Pangu-Weather secara akurat memprediksi arah Angin Topan Mawar lima hari sebelum berubah arah di wilayah perairan sebelah timur dari kepulauan Taiwan.

Di sisi lain, agar perkembangan terus tercapai dalam model prakiraan cuaca AI, lingkungan cloud yang stabil, sarana kerja, serta O&G terkait juga berperan penting.