【気象学】熱帯低気圧のタマゴをAIで高率に検出することに成功［12/27］

最近、なにかと話題の人工知能（AI）を、気象学に応用するための研究が急速に進んでいる。AIが得意とする「深層学習」により画像のパターンを見分ける手法も、そのひとつだ。この分野の情報処理に詳しい海洋研究開発機構の松岡大祐（まつおか だいすけ）技術研究員は、「1年ほど前までは、人間にできることを、AIにもやらせてみようとしていた。最近は、人間にできないことをAIで実現する可能性を探る研究が出始めている」という。松岡さんらの研究グループがこのほど発表した論文は、やがて台風になるかもしれない熱帯低気圧を、まだその手前の「熱帯低気圧のタマゴ」の段階でAIに発見させることをテーマにしている。

地球温暖化や台風などの気象を研究するために使っている「道具」は、いまのところおもに物理学だ。そのなかでも中心になるのは「力学」。物体に力が加えられたとき、その物体がどちらの向きにどのようにスピードを変化させるか。それを数式の形で整理してある。台風の中心は気圧が低いので、外から内向きに大気を押す力が働く。そのとき大気はどう動くのか。実際に台風の予報で使われる数式にはたくさんの種類があり、とても複雑なのだが、「こういう原因があれば、その結果としてこういう現象が起きる」という因果関係が基本になっている。これが、まさに力学の考え方だ。

そこにいま、AIを使ったパターン認識が加わってきた。「深層学習」では、この因果関係を基本にしていない。

小さな子ども、とくに男の子は乗り物が大好きだ。大人が「２本のレールの上を走っていて架線からパンタグラフで電気を取るのが電車」「レールがなくても道路を走れて、黒いタイヤが四つあるのが自動車」などと理屈を教えなくても、何度となく電車と自動車を見ているうちに、その両者を確実に区別するようになる。これが「学習」だ。なにが「原因」となって、電車と自動車を区別できるという「結果」が生じたのかわからなくても、ともかく区別できるようになる。この人間の脳のしくみをコンピューターにまねさせるのが深層学習だ。ある結果が生じれば、どうしてもその原因を突き止めたくなる物理学の流儀とは、まったく別の行き方だ。

ものの考え方からすると、物理学を基本とする従来の気象学と深層学習はなじみが悪い。だが、実際の台風予報では、その両者はすでに共存している。観測機器の乏しい洋上の台風の強さは、気象衛星が撮影した画像をもとに、雲の形などから人間が判断している。この「ドボラック法」は、まさに人間の「学習」によって生み出されたパターン認識の技法だ。同様のことをAIにやらせたら、熱帯低気圧やその手前の「タマゴ」を上手に発見できるのではないか。それが松岡さんらの研究だ。

松岡さんらがAIに学習させるために使ったのは、全地球の気象状態をコンピューターでシミュレーションした約30年分のデータだ。もちろん、この中には、熱帯低気圧などの雲も再現されている。まず、このうち20年分から、熱帯低気圧のタマゴや発達中の熱帯低気圧の雲画像を5万枚用意した。熱帯低気圧にならない雲の画像も100万枚あるので、そのうちから5万枚ずつ10組を用意し、それぞれにさきほどの熱帯低気圧の画像5万枚を組み合わせた。つまり、「熱帯低気圧（5万枚）か否（5万枚）か」の10組の画像データ集が用意されたことになる。熱帯低気圧の5万枚は共通だ。

この10組のデータを使って、AIによる10通りの「熱帯低気圧識別器」を作った。それぞれに10万枚の雲画像を読み込ませ、「これは熱帯低気圧」「これは違う」と覚えこませるのだ。そして、この学習に使っていない新たな雲画像を識別器に見せ、それが熱帯低気圧かどうかを判定させる。それぞれの識別器は別々のデータで学習させてあるので、識別能力に若干の違いがある。その総合評価で、最終的な判定を下す。ちょうど、雲画像を見た10人の人間が合議で判定するようなものだ。

その結果、たとえば、10通りの識別器がすべて「熱帯低気圧またはそのタマゴ」と判定した場合だと、実際に発生していた9個のうち8個が正しく検出されていた。約9割の高い捕捉率だ。風がやがて強まって熱帯低気圧になる3日半も前のタマゴも捉えられていた。また、「熱帯低気圧またはそのタマゴ」と判定したのに外れた「空振り率」は、約1割と低かった。

続きはソースで

■図　松岡さんらがAIに学習させるために使った、シミュレーションによる雲画像。このすべてが「熱帯低気圧またはそのタマゴ」の画像だ。（松岡さんら研究グループ提供）
https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/181227_img1_w720.jpg

SciencePortal
https://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2018/12/20181227_01.html

ニー

読影

積乱雲の発生もAIで検知できないのかね？
https://i.imgur.com/U1Y4bmn.gif
https://i.imgur.com/3SORq6f.gif

NHK 人工知能 天使か悪魔か 〜天気予報〜
https://youtu.be/uQSSgyesMTM?t=2m56s

人類は新しい発見をひとつ失った、というところか

AIでなくともかなりの確率で
人工衛星の写真でわかっているはず
何をのたまわっているんだか

判れば茹でたらええやん

シミュレーションで生成した画像を元に学習させるって部分に
何やら怪しさを感じるなぁ。

現代数学では未解明な未知の情報が含まれているのだろうか

強烈な台風の卵だけ検知させて、小さいうちに爆弾で吹き飛ばせば？

温暖化詐欺師も多い血税ドブ捨て集団。

数十年前から気象衛星で上空から判別できるんだけどね

まあスパコン気象予想では無いけど,中期長期の気象予報で
何時何処にそう言う熱低やその最初の渦や島影にランダムに発生する
カルマン渦などを予測予知出来るか、と言うような事を予測するなら意味もあるだろうし
興味あるけれども