Notícia

Inteligência artificial pode revelar os pontos de inflexão das mudanças climáticas

Fonte

Universidade de Exeter

Data

quarta-feira, 29 setembro 2021 06:30

Áreas

Inteligência Artificial. Mudanças Climáticas.

Pesquisadores estão desenvolvendo inteligência artificial para avaliar os pontos de inflexão das mudanças climáticas: o algoritmo de aprendizado profundo pode atuar como um sistema de alerta precoce contra mudanças climáticas descontroladas.

Em um novo artigo publicado na revista científica Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), os pesquisadores examinaram os limites além dos quais mudanças rápidas ou irreversíveis acontecem em um sistema. “Descobrimos que o novo algoritmo foi capaz de não apenas prever os pontos de inflexão com mais precisão do que as abordagens existentes, mas também fornecer informações sobre que tipo de estado está além do ponto de inflexão”, disse o Dr. Chris Bauch, professor de Matemática Aplicada na Universidade de Waterloo, no Canadá. “Muitos desses pontos de inflexão são indesejáveis ​​e gostaríamos de evitá-los, se possível”, destacou o pesquisador.

Alguns pontos de inflexão frequentemente associados a mudanças climáticas descontroladas incluem o derretimento do permafrost ártico, que poderia liberar grandes quantidades de metano e estimular ainda mais o aquecimento rápido; colapso dos sistemas de correntes oceânicas, o que poderia levar a mudanças quase imediatas nos padrões climáticos; ou desintegração do manto de gelo, que pode levar a uma rápida mudança no nível do mar.

A abordagem inovadora com a Inteligência Artificial, de acordo com os pesquisadores, é que ela foi programada para aprender não apenas sobre um tipo de ponto de inflexão, mas as características dos pontos de inflexão em geral. A abordagem ganha força com a hibridização do algoritmo de Inteligência Artificial e teorias matemáticas de pontos de inflexão, realizando mais do que qualquer método existente sozinho.

Depois de treinar a o algoritmo no que os pesquisadores caracterizam como um “universo de possíveis pontos de inflexão” que incluía cerca de 500.000 modelos, os pesquisadores o testaram em pontos de inflexão específicos do mundo real em vários sistemas, incluindo amostras históricas de clima.

“Nosso método aprimorado pode levantar bandeiras vermelhas quando estamos perto de um ponto de inflexão perigoso”, disse o professor Dr. Tim Lenton, diretor do Global Systems Institute da Universidade de Exeter, no Reino Unido. “Fornecer um alerta antecipado melhorado dos pontos de inflexão climáticos pode ajudar as sociedades a se adaptarem e reduzir sua vulnerabilidade ao que está por vir, mesmo que elas não possam evitá-lo”, continuou o professor.

O aprendizado profundo está fazendo grandes avanços no reconhecimento e classificação de padrões, com os pesquisadores tendo, pela primeira vez, convertido a detecção de pontos de inflexão em um problema de reconhecimento de padrões. Isso é feito para tentar detectar os padrões que ocorrem antes de um ponto de inflexão e obter um algoritmo de aprendizado de máquina para dizer se um ponto de inflexão está chegando.

“As pessoas estão familiarizadas com os pontos de inflexão nos sistemas climáticos, mas existem pontos de inflexão na ecologia e epidemiologia e até mesmo nos mercados de ações”, disse o Dr. Thomas Bury, pesquisador de pós-doutorado da Universidade McGill, no Canadá. “O que aprendemos é que a Inteligência Artificial é muito boa em detectar características de pontos de inflexão comuns a uma ampla variedade de sistemas complexos”, disse o pesquisador.

O novo algoritmo de aprendizagem profunda é “um divisor de águas para a capacidade de antecipar grandes mudanças, incluindo aquelas associadas às mudanças climáticas”, disse a Dra. Madhur Anand, também pesquisadora do projeto e diretora do Instituto Guelph de Pesquisa Ambiental.

Agora que o algoritmo aprendeu como funcionam os pontos de inflexão, a equipe está trabalhando na próxima etapa, que é fornecer dados para tendências contemporâneas nas mudanças climáticas. Mas a Dra. Madhur Anand mostrou cautela sobre o que pode acontecer com esse conhecimento: “Isso definitivamente nos dá uma vantagem. Mas, claro, cabe à humanidade em termos do que fazemos com esse conhecimento. Só espero que essas novas descobertas levem a uma mudança justa e positiva”.

Acesse o artigo científico completo (em inglês).

Acesse a notícia completa na página da Universidade de Exeter (em inglês).

Fonte: Universidade de Exeter. Imagem: William Bossen via Unsplash.