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L’intelligenza artificiale esplora il nostro clima

Le reti neurali sono in grado di comprendere i complessi rapporti tra i diversi influssi umani o naturali ed il comportamento climatico del nostro Pianeta

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Le applicazioni dell’intelligenza artificiale (IA) possono aiutarci a comprendere gli attuali cambiamenti climatici?

La risposta è affermativa: una recente ricerca svolta dall’Istituto sull’Inquinamento Atmosferico del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Iia-Cnr), in collaborazione con l’Università di Torino e di Roma Tre, ha mostrato come modelli di reti di neuroni artificiali, le cosiddette reti neurali, siano in grado di comprendere i complessi rapporti tra i diversi influssi umani o naturali ed il comportamento climatico. Per saperne di più abbiamo contatto il responsabile della ricerca, il professore Antonello Pasini.

Come possono le reti neurali aiutarci a comprendere i cambiamenti climatici?

“Attraverso l’aggiustamento della ‘forza’ delle sinapsi, la rete neurale non è altro che un modello capace di elaborare gli stimoli che si hanno a seguito al cambiamento delle condizioni ambientali in cui è inserita. Il motivo per cui si sta effettuando la ricerca in questa direzione è per ottenere risultati oggettivi ed inattaccabili. Troppo spesso i modelli climatici classici sono messi in discussione e questo nuovo tipo di modello ne avvalora le risultanze, attraverso un processo assolutamente obiettivo e non funzione della dinamica dei sottosistemi che caratterizzano i modelli climatici classici”.

Cosa si intende per sottosistemi di un modello climatico?

“I modelli climatici classici sono formati da equazioni che descrivono la dinamica di singoli sottosistemi del sistema clima: l’atmosfera, gli oceani, i ghiacci, le terre, la biosfera. Su questi sottosistemi agiscono degli influssi esterni, quelli naturali come la radiazione solare e le polveri vulcaniche, e quelli di origine umana, come l’aumento di gas ad effetto serra – come l’anidride carbonica – e altri inquinanti, nonché il fenomeno della deforestazione”-

Su quale presupposto si basa il collegamento tra rete neurale e cambiamento climatico?

“Il cervello di un bambino che cresce aggiusta pian piano i propri circuiti neuronali e impara infine semplici regole e relazioni causa-effetto che regolano l’ambiente in cui vive, per esempio per muoversi correttamente all’interno di esso. Come questo bimbo, il modello di cervello artificiale che abbiamo sviluppato ha studiato i dati climatici disponibili e ha trovato le relazioni tra i fattori naturali o umani e i cambiamenti del clima, in particolare quelli della temperatura globale. È importante sottolineare che il cervello artificiale impara da zero, senza nessuna conoscenza pregressa del sistema, ma solo partendo dai dati che ha”.

Quali sono i risultati derivanti dalla vostra ricerca?

“Si osserva una rispondenza con i modelli climatici classici. Di fatto nell’intelligenza artificiale il principio è scevro di informazioni, pertanto i diversi elementi perturbativi esterni sono inseriti e piano piano il cervello ‘impara’, cioè la ‘forza delle sinapsi’ cambia, fino a fissarsi definitivamente con la scoperta delle leggi di funzionamento del sistema. Da qui l’individuazione delle cause dei cambiamenti climatici. I nostri risultati sono chiari a partire dal 1910.  Innanzi tutto, le reti neurali da noi costruite confermano che la causa fondamentale del riscaldamento globale degli ultimi 50 anni è l’aumento di concentrazione dei gas serra, dovuto soprattutto alle nostre combustioni fossili e alla deforestazione. Nell’ultimo secolo si osserva che, mentre l’influsso solare non ha avuto alcun peso sulla tendenza all’aumento degli ultimi decenni, le sue variazioni hanno causato almeno una parte dell’incremento di temperatura cui si è assistito dal 1910 al 1945. La pausa nel riscaldamento registrata tra il 1945 e il 1975, invece, è dovuta all’effetto combinato di un ciclo naturale del clima visibile particolarmente nell’Atlantico e delle emissioni antropiche di particelle contenenti zolfo, a loro volta causa di cambiamenti nel ciclo naturale. Di fatto tutti questi modelli attribuiscono alle azioni umane, in particolare all’emissione di gas serra come l’anidride carbonica, l’aumento delle temperature nell’ultimo mezzo secolo, e questa uniformità di risultati non sorprende, poiché i modelli sono piuttosto simili tra loro. Un’analisi completamente diversa consente ora di capire meglio che questi risultati sono solidi“.

Quali sono stati i ruoli svolti dall’uomo e dalla stessa natura?

L’attività antropica è stata determinante ed estremamente influente a partire dal secondo dopoguerra, ascrivibile principalmente all’emissione di gas serra e dei solfati contenuti in carburanti cosiddetti sporchi. Ma questa non è una notizia negativa, anzi: significa che possiamo agire per limitare le nostre emissioni ed evitare conseguenze peggiori anche in Italia, paese particolarmente vulnerabile dal punto di vista climatico-ambientale“.

 L’Identikit: Antonello Pasini

Antonello Pasini è fisico climatologo del CNR e docente di Fisica del clima all’Università di Roma Tre. Si occupa in particolare di modellistica climatica. Vicepresidente della Società Italiana per le Scienze del Clima, è autore di numerosi articoli su riviste internazionali. E’ anche un attivo divulgatore e cura il blog “Il Kyoto fisso”:

http://pasini-lescienze.blogautore.espresso.repubblica.it/

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