NeuralGCM: ¿Puede la Inteligencia Artificial realmente transformar la modelización climática?

La Tierra, con su atmósfera compleja y océanos interconectados, funciona como una máquina gigantesca con infinitos engranajes. Durante décadas, los científicos han buscado descifrar cómo funciona para predecir su futuro ante el cambio climático.

Hoy, un gran avance podría revolucionar esta tarea: NeuralGCM.

Desafío de modelización climática

Imagina intentar predecir el cambio climático con un rompecabezas de miles de millones de piezas, cada una de las cuales representa un elemento complejo de nuestro medioambiente. Nubes sobre el Pacífico, tormentas en el Sahara, corrientes oceánicas que cruzan el Atlántico: todo está conectado. Pero las piezas del rompecabezas no siempre están en el lugar correcto y, a veces, incluso faltan algunas, lo que puede provocar errores en tus predicciones.

Aquí es donde entran en juego los modelos climáticos basados en ecuaciones complejas, que describen las interacciones entre la atmósfera, los océanos, el hielo y muchos otros elementos. Los investigadores, aunque se basan en aproximaciones debido a la complejidad del sistema climático, están probando varios escenarios y observando sus impactos en nuestro planeta.

Sin embargo, estos modelos tradicionales, por muy poderosos que sean, tienen sus límites. Se basan en una comprensión fragmentaria de los procesos físicos que gobiernan nuestro clima. Requieren cálculos titánicos, movilizando supercomputadoras durante semanas, incluso meses. A pesar de su complejidad, todavía tienen dificultades para capturar ciertos fenómenos locales o predecir con precisión eventos extremos, como olas de calor o ciclones.

NeuralGCM: IA al rescate

Desarrollado mediante una colaboración entre Google y el Centro Europeo de Pronósticos de Mediano Plazo (ECMWF), este modelo combina el modelado tradicional basado en la física con técnicas de aprendizaje automático. Publicado en la revista científica Nature en 2024, el estudio demostró que NeuralGCM no solo podía competir con los modelos climáticos clásicos, sino también superarlos, en determinadas condiciones.

I'm incredibly proud to share NeuralGCM, our new AI and physics based approach to weather and climate modeling with state-of-the-art accuracy, published today in @Nature:https://t.co/rtQa0Lq0fT pic.twitter.com/mbhojZHRPw

— Stephan Hoyer (@shoyer) July 22, 2024

De hecho, NeuralGCM destaca por su uso innovador de redes neuronales para simular procesos climáticos complejos. En lugar de depender únicamente de ecuaciones sofisticadas, este sistema de inteligencia artificial se "entrena" analizando montañas de datos climáticos históricos para aprender las complejas relaciones entre las variables climáticas. Con cada nuevo dato, NeuralGCM refina sus predicciones, volviéndose más precisas.

Ventajas de NeuralGCM

• Simulaciones más precisas: NeuralGCM se destaca en la simulación de eventos climáticos y tendencias climáticas, proporcionando una precisión mejorada con respecto a los modelos tradicionales. Por ejemplo, en la simulación de El Niño Oscilación del Sur, NeuralGCM mostró una capacidad excepcional para anticipar variaciones climáticas.
• Simulaciones más eficientes: al utilizar el aprendizaje automático, NeuralGCM no solo es más rápido, sino también mucho menos costoso de ejecutar que los modelos tradicionales. Esto permite realizar simulaciones a mayor escala y con mayor frecuencia.
• Simulaciones más completas: NeuralGCM se puede ampliar para incluir partes adicionales del sistema climático, como los océanos y la biosfera, proporcionando una imagen más completa de nuestro entorno.

En resumen, NeuralGCM representa un avance importante en el modelado climático, con el potencial de transformar nuestra comprensión del cambio climático. Al proporcionar simulaciones más precisas, eficientes y completas, este modelo podría mejorar nuestra capacidad para predecir los impactos del cambio climático y desarrollar estrategias de mitigación y adaptación más efectivas.

Cabe señalar que NeuralGCM no reemplazará a los científicos, sino que los apoyará en su misión. Se trata de una nueva herramienta en el arsenal de la lucha contra el cambio climático, que permitirá a los investigadores ampliar aún más las fronteras del conocimiento. Si bien la IA a veces puede parecer compleja e intimidante, es importante recordar que, ante todo, está diseñada para ayudar a la humanidad a resolver sus problemas más apremiantes.

Fuentes y referencias de la noticia:
- Kochkov, D., Yuval, J., Langmore, I. et al. Neural general circulation models for weather and climate. Nature (2024).