Numerički modeli postali su u moderno doba meteorologije i klimatologije nezamjenjiv alat za simulaciju ponašanja atmosfere. Oni se temelje na rješavanju parcijalnih diferencijalnih jednadžbi koje opisuju atmosferu i njezine promjene stanja kroz vrijeme, smatrajući ju fluidom i pritom se općenito oslanjaju na principe očuvanja horizontalne količine gibanja, očuvanja toplinske energije i očuvanja mase, te zakona idealnog plina. Neki od takvih matematičkih modela atmosfere mogu se pronaći u obliku izvornog koda i koristiti za znanstvene i druge potrebe besplatno, a najpopularniji softver otvorenog koda u toj sferi je trenutačno WRF.
20. listopada 2020. autori Li et al. objavili su rad pod naslovom “Fourier Neural Operator for Parametric Partial Differential Equations” kojeg u cijelosti možete pročitati ovdje. U njemu su autori opisali svoj algoritam koji se temelji na neuronskim mrežama i cilj mu je rješavanje parcijalnih difrerencijalnih jednadžbi na mnogo efikasniji način u odnosu na tradicionalne metode. Autori tvrde da je njihov algoritam parametrizacijom integralnog kernela izravno u Fourierovom prostoru, u stanju računati rješenja različitih parcijalnih difrerencijalnih jednadžbi 1000 puta brže nego to rade sadašnji tradicionalni sustavi. Autori pritom posebno naglašavaju mogućnost računanja Navier-Stokes jednadžbe za bilo koju vrstu fluida, uključujući atmosferu, ocean, itd.
Navier-Stokes jednadžbe se koriste za matematičko opisivanje dinamike fluida. Rješenja ovih jednadžbi daju stanje fluida (brzinu i smjer gibanja u prostoru) u pojedinim točkama mreže modela u nekom određenom trenutku i rješavanje istih se ponavlja u svakom vremenskom koraku integracije modela, što zahtijeva znatan utrošak vremena i resursa. Primjena neuronskih mreža, konkretno Fourierovog neuralnog operatora na ovu problematiku mogla bi višestruko ubrzati taj proces i na taj način u nekim novim softverskim rješenjima za simulaciju atmosfere omogućiti neusporedivo točnije simulacije s mnogo boljom prostornom razlučivošću nego je to danas moguće, bez nužne upotrebe snažnih superračunala.
Do konačne praktične primjene ovih za sad eksperimentalnih otkrića u simuliranju atmosferskih i oceanskih procesa te drugim područjima geofizičkih znanosti još je dug put, pa će tako WRF, GFS, Aladin, IFS i drugi sustavi ostati još neko vrijeme aktualni alati prognostičara i drugih znanstvenika, ali ovo su svakako izvrsne vijesti o mogućem značajnom napretku u sferi budućih meteo- hidro- itd. simulacija.
