Connect with us

Tech

Kako računala predviđaju vrijeme? Od sedam jednadžbi fizike do umjetne inteligencije

Objavljeno

-

Kada danas otvorite meteorološku aplikaciju na mobitelu, računalu ili televizoru, vidite prognozu vremena. Iza nekoliko ikona sunca, oblaka ili kiše krije se jedan od najsloženijih operativnih sustava koje je čovječanstvo razvilo, sustav koji radi neprekidno, 24 sata dnevno, svih 365 dana u godini, odnosno 366 dana tijekom prijestupne godine.

Neprekidni tok meteoroloških podataka slijeva se u mrežu prognostičkih centara, gdje se informacije filtriraju, provjerava im se kvaliteta i pripremaju se kao ulazni podaci za numeričke modele prognoze vremena. Podaci dolaze sa satelita, radiosonda, meteoroloških radara, meteoroloških postaja, brodova, plutača na morima i jezerima, zrakoplova, slobodno lebdećih balona i automatskih meteoroloških postaja.

Svi ti podaci ulaze u numeričke modele koji se izvršavaju na superračunalima sposobnima obaviti bilijune operacija u svega nekoliko sati. Prema gruboj procjeni, za jedan izračun modela Europskog centra za srednjoročnu prognozu vremena (ECMWF) priprema se oko 0,05 TB ulaznih podataka, dok izlaz čini globalna ansambl-prognoza za deset dana, velika između 50 i 100 TB. Za usporedbu, u 100 TB podataka moglo bi se pohraniti nekoliko stotina milijardi osnovnih zapisa o ljudima, poput imena, prezimena, adrese i OIB-a, višestruko više od ukupnog broja stanovnika Zemlje.

Svi ti podaci služe kao ulaz za izračun budućeg stanja atmosfere, a ono je određeno zakonima fizike. Na prvi pogled problem izgleda jednostavno jer se numerička prognoza vremena temelji na rješavanju svega sedam jednadžbi fizike koje opisuju stanje atmosfere. No postoji jedna ključna prepreka: te su jednadžbe nelinearne.

Osnova moderne prognoze vremena

U svim prognostičkim centrima temelj prognoze čine asimilacija meteoroloških mjerenja i izračun numeričkih modela koji simuliraju razvoj i premještanje vremenskih sustava na Zemlji. Ti modeli temelje se na fizici atmosfere i prikazu procesa pomoću fizikalnih parametara, dok matematički modeli iz početnog stanja atmosfere integracijom kroz vrijeme izračunavaju njezino buduće stanje.

Pritom se moraju poštovati zakoni fizike, termodinamike i dinamike fluida. Atmosfera je fluid, stišljiv je, rotira zajedno sa Zemljom i izrazito je nestabilan. Kako bi se opisalo stanje atmosfere na određenom području, model izračunava meteorološke parametre na trodimenzionalnoj mreži točaka. U svakoj od njih računaju se brzina vjetra u tri smjera, tlak, gustoća zraka, temperatura i vlaga te njihove promjene tijekom vremena.

Fizika atmosfere opisana je sa sedam jednadžbi. Dvije jednadžbe horizontalnog gibanja opisuju kako se zrak ubrzava pod utjecajem razlika tlaka, trenja i Coriolisove sile. Vertikalna jednadžba gibanja objašnjava dizanje i spuštanje zraka. U globalnim modelima, primjerice na razini cijele Zemlje ili polutke, ona se često pojednostavljuje, dok se u modelima visoke rezolucije, primjerice za područje Balkana, koristi u punom obliku. Te tri jednadžbe zajedno opisuju gibanje zraka.

Jednadžba kontinuiteta osigurava očuvanje mase, odnosno činjenicu da zrak ne može ni nastati ni nestati. Termodinamička jednadžba prati promjene temperature zbog širenja, sabijanja i izmjene energije. Jednadžba vlage opisuje vodu u svim agregatnim stanjima, dok jednadžba stanja povezuje tlak, temperaturu i gustoću zraka.

Zajedno čine zatvoren sustav kojim se fizika primjenjuje na atmosferu. Međutim, upravo zbog njihove nelinearnosti ne postoji potpuno točno rješenje. Model iz početnog stanja korak po korak, minuta po minuta, izračunava buduće stanje atmosfere, ali rezultat je uvijek aproksimacija.

Drugim riječima, i najmanja pogreška u početnim podacima, primjerice razlika od samo 0,1 Celzijeva stupnja, tijekom izračuna može se višestruko povećati. Da je sustav linearan, prognoza bi mogla ostati potpuno točna i nakon tridesetak dana simulacije. No upravo nelinearnost u sustav unosi kaos.

Gdje prognoza počinje gubiti pouzdanost

Meteorolozi mogu raspolagati najboljim jednadžbama fizike, najnaprednijim superračunalima i najsuvremenijim metodama izračuna, ali i dalje neće dobiti savršenu prognozu. Razlog je jednostavan: početno stanje atmosfere nikada nije moguće izmjeriti potpuno precizno.

Oceani su i dalje relativno slabo pokriveni mjerenjima, satelitska promatranja imaju svoja ograničenja, a u nelinearnom sustavu svaka početna pogreška s vremenom eksponencijalno raste.

Kako bi se smanjio utjecaj te nesigurnosti, danas se više ne izrađuje samo jedna prognoza, nego desetci njih istodobno. Takav pristup naziva se ansambl prognoza.

Model se pokreće 50 ili više puta, pri čemu svaki član ansambla polazi od neznatno izmijenjenih početnih uvjeta. U svakom pokretanju namjerno se uvode vrlo male, matematički izračunate promjene temperature, tlaka ili vjetra.

Ako svih 50 izračuna nakon pet dana pokazuje kišu, prognoza se smatra vrlo pouzdanom. Ako polovica članova predviđa sunčano vrijeme, a druga polovica snijeg, jasno je da je atmosfera izrazito nestabilna i da je prognoza nesigurna.

Upravo iz tog omjera proizlaze postoci vjerojatnosti koje svakodnevno viđamo u prognozama, primjerice “70 posto vjerojatnosti za kišu”. Ako svi članovi ansambla daju gotovo isti rezultat, prognoza je stabilna. Ako se međusobno razilaze, raste nesigurnost, koja se zatim izražava kroz postotak vjerojatnosti ostvarenja pojedinog scenarija.

Umjetna inteligencija mijenja prognoziranje, ali ne zamjenjuje fiziku

Posljednjih godina razvijeni su brojni modeli umjetne inteligencije za prognozu vremena. Među najpoznatijima su GraphCast, koji je razvio Google DeepMind, Pangu-Weather tvrtke Huawei, GenCast, također Googleov model usmjeren na predviđanje vremenskih rizika do 15 dana unaprijed, te FourCastNet koji je razvila NVIDIA.

Istodobno, u Europskom centru za srednjoročnu prognozu vremena (ECMWF), čija je članica i Hrvatska, razvija se operativni sustav AIFS, temeljen na algoritmima umjetne inteligencije.

Prednost AI modela je brzina. Prognozu za cijeli planet mogu izračunati u svega nekoliko sekundi, dok klasičnim numeričkim modelima za jedan cjeloviti prognostički ciklus trebaju sati.

No između klasičnih i AI modela postoji jedna suštinska razlika.

Klasični modeli izračunavaju fiziku atmosfere. Umjetna inteligencija fiziku ne poznaje, nego prepoznaje obrasce iz goleme količine podataka iz prošlosti.

To znači da fizikalni model može izračunati i ekstreman događaj koji se nikada prije nije dogodio, ako ga zakoni fizike dopuštaju. Umjetna inteligencija to ne može. Ako se susretne sa situacijom kakvu nikada nije “vidjela”, sklona ju je podcijeniti.

Upravo zato klimatske promjene i sve češći meteorološki ekstremi predstavljaju svojevrsni test za AI modele.

1694880306-2093500.jpeg
World Meteorological Organization / Autor: C3S/ECMWF

Ključni je problem u tome što se klima mijenja. Umjetna inteligencija trenirana je na podacima iz prošlosti i u svojem sustavu nema ugrađenu varijablu koja sama po sebi opisuje promjene klime ili povećanje i smanjenje pojedinih meteoroloških parametara. AI može prepoznati posljedice, ali ne razumije njihove uzroke.

Ako se model umjetne inteligencije nađe izvan raspona podataka na kojima je treniran, ulazi u područje povećane nepouzdanosti i može početi “halucinirati”.

Fizikalni modeli nemaju taj problem. Ako se u jednadžbama poveća koncentracija stakleničkih plinova, model će reagirati u skladu sa zakonima fizike: temperatura će rasti, atmosfera će sadržavati više vlage, a oborine će postati intenzivnije. Pritom nije važno je li se takva situacija već dogodila u prošlosti. Fizikalni model ne uspoređuje stare obrasce, nego iz ulaznih meteoroloških parametara izračunava buduće stanje atmosfere.

Kako spojiti fiziku i umjetnu inteligenciju

Kako bi se prevladala ograničenja umjetne inteligencije, danas se razvijaju tri glavna pristupa.

Prvi je treniranje AI modela na simulacijama buduće klime koje stvaraju fizikalni modeli.

Drugi je ugradnja fizikalnih ograničenja u same AI modele kako ne bi mogli kršiti osnovne zakone fizike.

Treći, koji se smatra najperspektivnijim, razvoj je hibridnih modela koji sve više postaju standard moderne numeričke prognoze vremena.

U takvom sustavu fizikalni model ostaje temelj. On opisuje globalnu cirkulaciju, energetsku ravnotežu, zračenje i klimatske trendove. Umjetna inteligencija preuzima računalno najzahtjevnije dijelove izračuna, poput mikrofizike oblaka, turbulencije i drugih procesa malih razmjera. Istodobno uspoređuje prethodno viđene obrasce s novim izračunima i odabire najsličnija rješenja.

Dodatna prednost umjetne inteligencije jest mogućnost da u vrlo kratkom vremenu generira ogroman broj mogućih scenarija te tako praktički proširi ansambl prognoza na razinu koja je donedavno bila računalno nedostižna.

Gdje završava model, a počinje meteorolog?

Numerički model ne daje konačnu prognozu vremena, nego skup mogućih rješenja. Njihovo tumačenje i dalje je posao meteorologa.

Upravo tada dolazi do izražaja iskustvo prognostičara. Meteorolog zna prepoznati tipične pogreške pojedinog modela, razumije kako se određeni model ponaša u specifičnim situacijama, primjerice nad Jadranom ili u područjima složene orografije, te zna prepoznati slučajeve u kojima ansambl stvara privid sigurnosti iako je signal zapravo nepouzdan.

Model pruža fizikalno dosljedan okvir, ali procjena koji je scenarij u tom okviru najvjerojatniji i dalje ostaje ljudska odluka. Upravo zato operativna prognoza vremena, unatoč velikom napretku umjetne inteligencije, nije potpuno automatizirana.

Što zapravo gledate u meteorološkoj aplikaciji?

Kada u aplikaciji vidite podatak poput “70 posto vjerojatnosti za kišu”, ne gledate samo prognozu vremena. Gledate rezultat složenog procesa u kojem sudjeluju milijuni meteoroloških mjerenja iz cijelog svijeta, superračunala, zakoni fizike, ansambl modeli i na kraju stručna interpretacija meteorologa.

Taj postotak proizlazi iz statistike ansambla, ali i iz razumijevanja njegovih ograničenja.

Drugim riječima, prognoza vremena nije samo rezultat računalnog izračuna. Ona je spoj fizike, računalne snage, umjetne inteligencije i ljudskog iskustva. Sedam jednadžbi fizike određuju što je u atmosferi moguće, umjetna inteligencija ubrzava pretragu mogućih scenarija, a meteorolog na kraju procjenjuje koji je od njih u danom trenutku najizgledniji.

No votes yet.
Please wait...
Nastavi čitati
Kliknite za komentar

Ostavite komentar

Vaša adresa e-pošte neće biti objavljena. Obavezna polja su označena sa * (obavezno)

Tech

AI OTKRIO / Otkriveni ozbiljni sigurnosni propusti: Države diljem svijeta gase web stranice

Objavljeno

-

By

Unsplash/Ilustracija

Vladine institucije i tvrtke diljem svijeta u srijedu su isključile web stranice nakon što su otkrivena dva ozbiljna sigurnosna propusta u PHP-u, programskom jeziku na kojem se temelji velik dio interneta.

PHP se nalazi u pozadini popularnih platformi za izradu web stranica pa njegove slabosti mogu utjecati na velik broj stranica, od internetskih trgovina i novinskih portala do državnih usluga.

Wiz, jedna od sigurnosnih tvrtki koje su otkrile probleme, procijenila je da PHP pokreće oko 70 posto svjetskih web stranica. Tvrtka je rekla da se “nedostaci ubrajaju među najozbiljnije sigurnosne propuste otkrivene u PHP-u, a vjerojatno i u povijesti softvera”.

Američka Nacionalna sigurnosna agencija (NSA) poručila je organizacijama da odmah poprave ranjive sustave ili ih uklone s mreže.

“Nedostaci često omogućuju izravan pristup datotekama ili bazi podataka poslužitelja”, objavila je NSA na platformi X.

Napadači bi ih mogli iskoristiti za preuzimanje kontrole nad web poslužiteljima bez potrebe za lozinkom.

Volker Dusch, sigurnosni inženjer u PHP Foundation, rekao je za Wall Street Journal da je riječ o najozbiljnijem problemu s kojim se PHP suočio u više od deset godina. Usporedio ga je s Heartbleedom, sigurnosnom greškom iz 2014. godine koja je potaknula svjetsku utrku u ispravljanju propusta.

Otkriće se dogodilo u vrijeme sve češćeg otkrivanja sigurnosnih propusta u softveru, čemu pridonose sve napredniji modeli umjetne inteligencije. Broj ranjivosti otkrivenih u 2026. godini mogao bi biti otprilike dvostruko veći od prošlogodišnjeg rekordnog broja. Volonteri koji rade na PHP-u objavili su ispravak u srijedu.

“Ako koristite PHP, nužno je da ga odmah ažurirate”, objavila je na svom blogu PHP Foundation, organizacija koja financira programere koji rade na tom jeziku.

Sigurnosna tvrtka Calif otkrila je nedostatke u kolovozu koristeći OpenAI-jev model GPT-5.6 Sol, u sklopu provjere PHP koda koju je financirao OpenAI.

Wiz, tvrtka u vlasništvu Googlea, objavio je da je nekoliko tjedana kasnije samostalno otkrio još neke nedostatke uz pomoć modela umjetne inteligencije, uključujući Googleov Gemini 4 Argon i GPT-5.6 Sol.

OpenAI je na platformi X objavio da smatra kako je ta greška “jedna od najutjecajnijih sigurnosnih ranjivosti u novije vrijeme”. Dodao je da ona “označava novu fazu u kojoj umjetna inteligencija može pronaći sigurnosne propuste koji utječu na internet u cjelini”.

Ethan Mollick, profesor na Whartonovoj školi Sveučilišta u Pennsylvaniji koji proučava umjetnu inteligenciju, rekao je da se tvrtke s kojima razgovara teško nose s tempom kojim moraju instalirati sigurnosne zakrpe kako bi se zaštitile od kibernetičkih napada potpomognutih umjetnom inteligencijom.

O sigurnosnim nedostacima programeri PHP-a obaviješteni su povjerljivo, a detalji su se čuvali u tajnosti dok se pripremao popravak.

Detalji su procurili na internet u utorak, dan prije planirane objave popravka, što je potaknulo žurbu u isključivanju web stranica.

U Francuskoj su web stranice lokalnih vlasti, uključujući i stranicu pariške policije, nedostupne od srijede poslijepodne. To se dogodilo na zahtjev francuske Nacionalne agencije za kibernetičku sigurnost, priopćilo je ministarstvo unutarnjih poslova.

U Nizozemskoj su iz predostrožnosti isključene nacionalna usluga digitalnog identiteta DigiD, web stranica Zastupničkog doma i pa čak i stranica Nacionalnog centra za kibernetičku sigurnost, izvijestio je nizozemski javni emiter NOS.

Belgijsko ministarstvo vanjskih poslova privremeno je isključilo svoje web stranice, prema objavi na platformi X. Centar za kibernetičku sigurnost nije zabilježio napade na belgijske web stranice.

Češka vlada također je privremeno isključila svoje stranice kako bi se provele mjere zaštite.

Australski direktorat za signale objavio je da je i njihova stranica cyber.gov.au među državnim web stranicama pogođenima sigurnosnim nedostacima, izvijestila je australska javna televizija ABC.

Nastavi čitati

Tech

SMART CITY / Zadar osvojio titulu najboljeg hrvatskog grada

Objavljeno

-

By

Više od 72 kilometra vlastite optičke mreže, 26 digitaliziranih usluga i više od 20.000 korisnika gradske aplikacije među glavnim adutima kandidature.

Zadar je osvojio priznanje za najbolji hrvatski grad u kategoriji Smart City u ovogodišnjem, devetom izboru za Najbolji grad. Svečano proglašenje održano je 21. listopada u Konvencijskom centru Amadria Parka u Šibeniku, u sklopu 10. Dana regionalnoga razvoja i EU fondova, a dodjeli je prisustvovao gradonačelnik Šime Erlić.

Ocjenjivale su se digitalne usluge, transparentnost te prometna i komunalna rješenja, s naglaskom na koristi koje donose građanima.

Jedan od ključnih aduta Zadra je više od 72 kilometra vlastite optičke mreže, kojom upravlja gradska tvrtka Inovativni Zadar. Mreža povezuje 115 lokacija, među kojima su škole, gradske ustanove i komunalna društva, te čini osnovu za povezivanje njihovih digitalnih sustava. Grad tako ima vlastitu infrastrukturu na kojoj može razvijati i nadograđivati usluge, od elektroničkog podnošenja zahtjeva do pametnog upravljanja prometom. Takva povezanost gradske mreže, ustanova i usluga jedan je od temelja daljnjeg razvoja Zadra kao pametnog grada.

„Kroz eZadrane imamo 26 digitaliziranih usluga koje pokrivaju više od 90 posto uobičajenih zahtjeva građana. To znači da se zahtjev za stipendiju, subvenciju vrtića ili autotaksi dozvolu može predati putem interneta, uz prijavu kroz sustav e-Građani. Građanin može pratiti svoj predmet i preuzeti dokumente bez dolaska u gradsku upravu. Imamo i više od 72 kilometra vlastite optičke mreže koja povezuje 115 lokacija. To je naša velika prednost i osnova za daljnje povezivanje gradskih službi. Gradimo virtualnu gradsku upravu u kojoj će građani što više poslova moći obaviti od kuće. Ovo priznanje potvrđuje da se Zadar ističe dubinom digitalizacije i integracijom svojih e-usluga s nacionalnim sustavom.“, poručio je gradonačelnik Šime Erlić.

Portal DigitalniZadar.hr dodatno povezuje gradske servise, prostorne podatke i komunalne usluge. U prometu je uspostavljen inteligentni prometni sustav koji obuhvaća 18 raskrižja. Rad semafora usklađuje se s prometnim uvjetima, a podaci se obrađuju u Gradskom centru za kontrolu prometa. Priprema se i druga faza, s proširenjem na 27 novih mikrolokacija i razvojem rješenja za prioritetni prolazak vozila hitnih službi. Cilj je bolje upravljanje prometom, smanjenje zastoja i lakše kretanje gradom.

Zadar je ove godine izborio i finale u kategoriji Eco City, u kojoj se vrednuju ulaganja u zaštitu okoliša i održivi razvoj. Među zadarskim adutima bili su sadnja novih stabala, ulaganja u gospodarenje otpadom i energetsku učinkovitost te ugovorena nabava električnih autobusa za javni prijevoz.

Svečanost proglašenja najuspješnijih gradova, općina i EU projekata organizirali su Jutarnji list, Hrvatska zajednica županija te portali gradonačelnik.hr i načelnik.hr.

Nastavi čitati

Tech

Tvorac ChatGPT-a: Svijet mora prihvatiti neke loše stvari za dobrobit umjetne inteligencije

Objavljeno

-

By

Izvršni direktor OpenAI-ja Sam Altman rekao je da između njegove tvrtke i konkurentskog Anthropica i dalje postoji temeljna razlika u pogledu na regulaciju umjetne inteligencije.

U ekskluzivnom intervjuu za Politico ustvrdio je da koristi te tehnologije opravdavaju prihvaćanje određenih rizika te da bi umjetna inteligencija trebala ostati široko dostupna javnosti.

“Mislim da među nama postoji poprilična razlika”, rekao je Altman.

Na pitanje u čemu se konkretno razilazi s Anthropicom i njegovim izvršnim direktorom Dariom Amodeijem, Altman je odgovorio prilično jasno.

“Mi vjerujemo da bi svijet trebao prihvatiti da će se događati i neke loše stvari za dobrobit umjetne inteligencije, kako bi mogao imati koristi od ove tehnologije i kako bi ljudi imali slobodu odlučivanja.”

Anthropic se već dugo smatra najsnažnijim zagovornikom regulacije umjetne inteligencije unutar industrije, što je donedavno bilo u suprotnosti s blažim regulatornim pristupom koji je preferirao OpenAI. Međutim, razlike u pristupu dviju vodećih kompanija za umjetnu inteligenciju posljednjih su se mjeseci smanjile. OpenAI je počeo podržavati stroža pravila dok se istodobno suočava s nizom istaknutih hakerskih incidenata i nepredvidivim ponašanjem svojih modela.

Altman se prošlog mjeseca složio s Amodeijevim pozivom da se uspori razvoj najnaprednijih modela umjetne inteligencije. Njegova je kompanija, slijedeći Anthropic, podržala nove zakone na razini saveznih država koji propisuju strože sigurnosne zahtjeve od onih koje je proizvođač ChatGPT-a ranije podržavao.

Osvrnuo se na kritike Anthropicu

Riječ je o suptilnom zaokretu u odnosu na prethodnu strategiju OpenAI-ja prema saveznim državama. Lobisti OpenAI-ja nedavno su podržali i dvostranački prijedlog u Zastupničkom domu koji bi od vodećih kompanija za umjetnu inteligenciju zahtijevao uključivanje vanjskih stručnjaka za procjenu sigurnosti.

Unatoč približavanju stavova, Altman je pokušao istaknuti razliku između regulatornog pristupa svoje kompanije i onoga Anthropica, pritom se osvrnuvši na kritike o regulatornom zarobljavanju koje su tehnološki savjetnici bliski predsjedniku Donaldu Trumpu upućivali Anthropicu.

“Ne slažem se s tim, ali razumijem perspektivu ljudi koji kažu da će tehnologija postati toliko moćna i da je toliko opasna da bi je trebao imati samo jedan laboratorij u San Franciscu, koji će se pobrinuti da se ništa loše ne dogodi i na neki način odlučivati kako raspodijeliti njezine koristi”, izjavio je Altman.

Takav je pristup nazvao “potpuno neprihvatljivim kompromisom” koji je u suprotnosti s “blažim regulatornim pristupom” koji zagovara OpenAI.

“Ne bih pristao na kompromis koji bi glasio: ‘Pobrinut ćemo se da ne bude velikih hakerskih napada, da ne bude zloupotrebe ove tehnologije, da ne bude nikakvih prijevara ni svih ostalih loših stvari koje će se događati’. Jer mislim da će ljudi napraviti neusporedivo, višestruko više dobrih nego loših stvari.”

Izvršni direktor OpenAI-ja poslije je dodao da ipak ne prihvaća “doista katastrofalne rizike”, uključujući mogućnost “ozbiljnog gubitka kontrole nad umjetnom inteligencijom”.

Upitan za komentar, glasnogovornik Anthropica rekao je da se njihovi “regulatorni prijedlozi odnose isključivo na najnaprednije modele”. Kompanija je također uputila na Amodeijevu raspravu s jednim investicijskim menadžerom na društvenim mrežama u kolovozu, u kojoj se osvrnuo na kritike povezane s regulatornim zarobljavanjem i mogućim posljedicama za manje kompanije.

“Anthropic je svoje prijedloge politika uvijek sastavljao vrlo pažljivo. Vrlo se trudimo iznositi prijedloge koji stavljaju u nepovoljniji položaj, odnosno usporavaju, kompanije koje razvijaju najnaprednije modele umjetne inteligencije, a istodobno daju prednost manjim konkurentima”, kazao je tada Amodei.

Nastavi čitati
Oglasi
Oglasi
Oglasi

U trendu