Океан подсказывает зиму: простая нейросеть читает температуру воды ✛
Океан хранит память о тепле и холоде дольше, чем воздух. Если вода у берегов Перу прогрелась сильнее обычного, через пару месяцев зима в Европе может стать мягче или, наоборот, суровее. Учёные долго не могли уловить эту связь, потому что она не прямая: одно и то же тёплое пятно иногда приводит к морозам, а иногда к оттепели.
Исследователи взяли записи температуры поверхности океана за 80 лет и обучили нейросеть. Она смотрит на три «фотографии» океана: за один, два и три месяца до начала зимы. Потом выдаёт прогноз: какой будет зима. Нейросеть сравнивали с простой линейной моделью, которая делает то же самое, но без умения находить сложные узоры. Нейросеть оказалась точнее, особенно когда в Тихом океане бушевал Эль-Ниньо — тогда океан «говорит» громче.
Раньше было непонятно, какие именно части океана важны для прогноза. Теперь нейросеть показала: она опирается на тропическую часть Тихого океана, Северную Атлантику и район Индийского океана. Это немного похоже на то, как опытный рыбак по едва заметной ряби на воде угадывает, откуда придёт ветер. Практическая польза простая: если такой прогноз заработает надёжно, энергетики и фермеры смогут лучше готовиться к зиме.
Нейросеть с 262 225 обучаемыми параметрами по точности сопоставима с сезонными прогнозами, которые используют суперкомпьютерные модели атмосферы и океана. При этом она обучалась всего на 250 независимых «картинках» океана.
Идея читать будущее по температуре океана напоминает «Дюну» Фрэнка Герберта, где навигаторы используют сложные вычисления для предсказания пути. Здесь роль навигатора выполняет свёрточная сеть, а путь — зимняя погода Европы.