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KI als Wetterfrosch: Wettervorhersagen ohne meteorologisches Verständnis

Ärgern Sie sich über falsche Wettervorhersagen? Zwei neue Algorithmen zeigen das riesige Potenzial künstlicher Intelligenz in dem Bereich. Doch die Technologie birgt auch Risiken.
Eine Wolke, aus der es Einsen und Nullen regnet
Ärgern Sie sich auch häufiger über falsche Wettervorhersagen? Vielleicht ist dank KI bald Schluss damit.

Täglich erreichen uns Schlagzeilen über den Einsatz und Missbrauch von generativer künstlicher Intelligenz (KI) – den Algorithmen wie ChatGPT, die realistische Inhalte unter anderem in Text- oder Videoform erzeugen können. Die anfängliche öffentliche Begeisterung wurde schnell durch Bedenken gedämpft. Eine ähnliche Debatte zu den neuen Technologien führen auch Atmosphärenwissenschaftler: Denn einige von ihnen haben nun begonnen, generative KI in ihre Modelle zur Wettervorhersage einzubauen. Im Juli 2023 haben zwei Forschungsgruppen ihre neuesten KI-Wettermodelle in der Fachzeitschrift »Nature« vorgestellt: Das Team um Kaifeng Bi vom chinesischen Unternehmen Huawei Cloud in Shenzhen hat ein Modell entwickelt, das das Wetter für bis zu sieben Tage vorhersagt, während Yuchen Zhan und seine Kolleginnen und Kollegen von der Tsinghua-Universität in Peking einen Algorithmus zur Niederschlagsvorhersage für bis zu drei Stunden im Voraus präsentiert haben.

Herkömmliche Wettervorhersagemodelle basieren auf physikalischen Gleichungen, die mit computergestützten Verfahren ausgewertet werden – ein Ansatz, der als numerische Wettervorhersage bekannt ist. Generative KI-Wettermodelle arbeiten anders. Anstatt eine Vorhersage auf Grundlage physikalischer Erkenntnisse zu treffen, stützen sie sich auf historische Messungen und Statistik. Diese Methode hat sich als so viel versprechend erwiesen, dass sich ein Paradigmenwechsel abzeichnet: KI-basierte Modelle könnten die numerische Wettervorhersage vollständig ersetzen …

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Gehirn&Geist – Wer entscheidet? Wie das Gehirn unseren freien Willen beeinflusst

Was bedeutet es, ein Bewusstsein zu haben? Haben wir einen freien Willen? Diese Fragen beschäftigt Neurowissenschaft, Philosophie und Theologie gleichermaßen. Der erste Artikel zum Titelthema zeichnet die Entwicklung der neurowissenschaftlichen Forschung nach und zeigt, wie das Gehirn das subjektive Erleben formt. Anschließend geht es im Interview mit dem Neurophilosophen Michael Plauen um die Frage, ob wir frei und selbstbestimmt handeln, oder nur Marionetten unseres Gehirns sind. Die Antwort hat Konsequenzen für unser Selbstbild, die Rechtsprechung und unseren Umgang mit KI. Daneben berichten wir, wie virtuelle Szenarien die traditionelle Psychotherapie erfolgreich ergänzen und vor allem Angststörungen und Posttraumatische Belastungsstörungen lindern können. Ein weiterer Artikel beleuchtet neue Therapieansätze bei Suchterkrankungen, die die Traumata, die viele Suchterkrankte in ihrer Kindheit und Jugend erfahren haben, berücksichtigen. Zudem beschäftigen wir uns mit der Theorienkrise in der Psychologie: Der Risikoforscher Gerd Gigerenzer erklärt, warum die Psychologie dringend wieder lernen muss, ihre Theorien zu präzisieren.

Spektrum der Wissenschaft – Dunkle Energie - ein Trugbild?

Eine geheimnisvolle Kraft treibt alles im Universum immer schneller auseinander. Doch niemand weiß, was hinter dieser Dunklen Energie steckt, und neue Messdaten mehren grundsätzliche Zweifel am kosmologischen Standardmodell. Bieten alternative Ansätze eine Erklärung? Außerdem: Neue Verfahren erlauben es, Immunzellen direkt in unserem Körper so zu verändern, dass sie Krebszellen attackieren – bisher mussten sie Patienten dafür entnommen und wieder zurückgeführt werden. Quantentheorie und allgemeine Relativitätstheorie beruhen auf unvereinbaren Weltbildern. Neue Experimente an der Schnittstelle zwischen Quantenphänomenen und Gravitation sollen helfen, diesen Widerspruch zu überwinden. In der Pangenomik wird das Erbgut zahlreicher Individuen verglichen – mit weitreichenden Folgen für Forschung und Züchtung von Nutzpflanzen. Und wie immer in der Dezemberausgabe berichten wir vertieft über die Nobelpreise des Jahres für Physiologie oder Medizin, Physik und Chemie, ergänzt durch einen kritischen Blick darauf, welche Verantwortung mit großen Entdeckungen einhergeht.

Spektrum - Die Woche – Alzheimer-Biomarker bei Neugeborenen entdeckt

In dieser »Woche« geht es um überraschende Befunde aus der Alzheimerforschung: Warum Neugeborene auffallend hohe Konzentrationen eines bekannten Biomarkers im Blut tragen – und was das über die Plastizität des Gehirns verrät. Außerdem: Müssen wir dank KI bald nur noch halb so viel arbeiten?

  • Quellen

Zhang, Y. et al.: Skilful nowcasting of extreme precipitation with NowcastNet. Nature 619, 2023

Bi, K. et al.:Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks. Nature 619, 2023

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