(Source: Microsoft)
Peristiwa cuaca ekstrem yang makin sering terjadi menuntut kesiapan masyarakat dalam menghadapi berbagai bencana yang bisa mengancam jiwa, merusak tempat tinggal, melumpuhkan listrik, menghancurkan panen, dan mengganggu pelayaran. Menghadapi tantangan ini, kemajuan pesat model kecerdasan buatan (AI) menawarkan harapan baru untuk prediksi cuaca yang lebih baik. Microsoft Research bahkan melangkah lebih jauh dengan mengembangkan model fondasi AI bernama Aurora.
Studi yang dipublikasikan di jurnal Nature menjelaskan bagaimana Aurora memanfaatkan kemajuan terkini dalam AI untuk memprediksi secara akurat tidak hanya cuaca, tetapi juga berbagai peristiwa lingkungan lainnya melalui serangkaian analisis retrospektif. Kemampuan Aurora mencakup prediksi badai tropis, kualitas udara, hingga gelombang laut. Keunggulan Aurora terletak pada kemampuannya memprediksi berbagai fenomena atmosfer ini dengan presisi dan kecepatan yang lebih tinggi, serta biaya komputasi yang jauh lebih rendah dibandingkan dengan metode peramalan numerik tradisional dan pendekatan AI sebelumnya.
Aurora dirancang sebagai model fondasi, yaitu model AI skala besar yang dilatih dengan beragam jenis data. Keunikan Aurora adalah kemampuannya yang tidak terbatas pada peramalan cuaca berbasis AI saja, meskipun dalam bidang tersebut kinerjanya sangat mumpuni. Keistimewaan Aurora terletak pada pelatihan awalnya sebagai model fondasi yang kemudian dapat disesuaikan (finetuned) untuk melampaui batasan peramalan cuaca tradisional, seperti prediksi polusi udara. Selama pengembangannya, para peneliti berhasil menyesuaikan Aurora untuk berbagai kemampuan peramalan, termasuk prediksi gelombang laut dan siklon tropis, yang menunjukkan kemampuannya sebagai model fondasi untuk sistem Bumi secara keseluruhan, bukan hanya untuk atmosfer.
Untuk memprediksi cuaca dan peristiwa lingkungan, Aurora mengandalkan kekuatan skala dan dilatih dengan jumlah data yang sangat besar dan beragam. Data ini mencakup pola cuaca umum dari lebih dari satu juta jam data yang berasal dari satelit, radar, stasiun cuaca, simulasi, dan prakiraan. Para peneliti Microsoft meyakini bahwa ini adalah koleksi data atmosfer terbesar yang pernah dikumpulkan untuk melatih model peramalan AI. Dengan arsitekturnya yang fleksibel, Aurora kemudian dapat disesuaikan untuk berbagai tugas spesifik, seperti memprediksi ketinggian gelombang atau kualitas udara, hanya dengan sedikit data tambahan.
Keunggulan Aurora terbukti dalam kemampuannya memprediksi cuaca jangka menengah dengan akurasi tinggi. Ketika disesuaikan untuk peramalan cuaca jangka menengah pada resolusi 0,25 derajat, Aurora berhasil mengungguli model numerik dan AI yang ada pada 91 persen target peramalan. Peramalan cuaca jangka menengah, yang sering digunakan dalam aplikasi cuaca, biasanya mencakup perkiraan hingga 14 hari.
Aurora juga menunjukkan kemampuannya dalam memprediksi badai tropis dengan akurasi yang lebih tinggi. Dalam pengujian, Aurora secara akurat memprediksi pendaratan Topan Doksuri di Filipina empat hari sebelum kejadian sebenarnya, sementara prediksi resmi keliru menempatkan badai tersebut di lepas pantai Taiwan utara. Dalam penelitian ini, Aurora juga mengungguli National Hurricane Center dalam memprediksi jalur siklon tropis 5 hari, yang merupakan pencapaian pertama bagi model machine learning. Bahkan, Aurora mengungguli tujuh pusat peramalan utama dalam semua perkiraan jalur siklon untuk musim 2022-2023 secara global.
Selain cuaca dan badai, Aurora juga mampu memprediksi kualitas udara dengan biaya yang jauh lebih rendah dibandingkan metode tradisional. Dalam studi kasus, Aurora berhasil memprediksi badai pasir di Irak satu hari sebelumnya, dengan biaya yang jauh lebih efisien dibandingkan peramalan kualitas udara konvensional. Kemampuan ini dicapai meskipun data kualitas udara relatif terbatas dibandingkan data cuaca. Karena model ini awalnya belajar dari kumpulan data yang besar dan beragam, ia dapat disesuaikan dengan sejumlah kecil data kualitas udara.
Aurora juga unggul dalam memprediksi detail gelombang laut, termasuk ketinggian dan arah, dengan mempersepsi pola gelombang yang rumit secara lebih detail. Dalam pengujian, Aurora menyamai atau melampaui perkiraan gelombang yang ada dalam 86 persen perbandingan selama setahun penuh.
Keberhasilannya dalam memprediksi berbagai fenomena lingkungan dengan akurasi dan efisiensi yang belum pernah terjadi sebelumnya membuka jalan bagi pemahaman dan mitigasi risiko bencana alam yang lebih baik.
