В зале совещаются пятьдесят мудрецов, и каждый смотрит на океан по-своему. Один прислушивается к температуре поверхности, другой — к ветру, третий — к тому, как тепло прячется на глубине. Их суждения часто противоречат друг другу, но есть старший, который знает, кому из них верить больше. Так устроен новый метод прогноза Эль-Ниньо — климатического цикла, который каждые несколько лет перекраивает погоду по всей планете.
Мудрецы в этой задаче — не люди, а пятьдесят математических моделей, обученных на спутниковых наблюдениях с 1981 года. Каждая модель смотрит на океан через призму главных компонент — сжатых описаний того, как меняются температура, ветер и глубинный слой. Вместо того чтобы полагаться на одну модель, авторы собрали ансамбль и применили энтропийное обучение: алгоритм, который избегает самоуверенности, распределяя вероятности максимально равномерно, пока данные не заставят его уточниться.
Ключевой трюк — мета-модель, тот самый старший в совете. Она обучена на тридцати характеристиках каждой базовой модели: как часто модель ошибалась, насколько уверенно отвечала, в какой сезон лучше срабатывала. На основе этих признаков мета-модель оценивает вероятность правильности каждого прогноза и взвешивает голоса. Если мудрец слаб в июне, его голос в июне почти не слышен.
Результаты впечатляют. На ретроспективных тестах с 2012 по 2022 год ансамбль сохранял мастерство до 22–24 месяцев вперёд — вдвое дальше, чем оперативные прогнозы Международного исследовательского института климата и общества (IRI). Модель за 24 месяца предсказала сильное Эль-Ниньо 2015/16 и 2018/19, а также несколько эпизодов Ла-Нинья. При этом полный расчёт 24-месячного прогноза потребляет около 0,113 кВт·ч — как работа ноутбука в течение двух часов, тогда как один прогон динамической климатической модели сравним с месячным потреблением средней квартиры.
Совет мудрецов не отменяет дорогие динамические модели, а дополняет их. Низкая стоимость расчёта делает метод доступным для метеослужб развивающихся стран, где не хватает суперкомпьютеров. А способность учиться только на реальных наблюдениях, без наследования ошибок симуляций, открывает путь к прогнозам, которые честно говорят: «я не уверен». И в мире, где климат становится всё менее предсказуемым, такая честность стоит дороже самоуверенности.
Полный 24-месячный прогноз eSPA потребляет столько же энергии, сколько работа обычного ноутбука в течение примерно 2 часов, тогда как один прогон динамической модели сезонного прогноза сравним с месячным потреблением средней квартиры.
В романе Кима Стэнли Робинсона «Министерство будущего» точные долгосрочные прогнозы климатических аномалий становятся основой для глобальных экономических решений. Данный метод, предсказывающий Эль-Ниньо за два года, приближает такую возможность.