কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা কীভাবে হংকংয়ে টাইফুনের পূর্বাভাস বদলে দিচ্ছে

এআই-চালিত টাইফুনের পূর্বাভাসে হংকংয়ের অগ্রযাত্রা

টাইফুন ও চরম আবহাওয়ার ধ্বংসাত্মক প্রভাবের ঝুঁকিতে দীর্ঘদিন ধরে থাকা শহর হংকং আবহাওয়ার পূর্বাভাসের সক্ষমতা বদলে দিতে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (এআই) কাজে লাগাচ্ছে। হংকং অবজারভেটরি (এইচকেও) এআই প্রযুক্তিতে উল্লেখযোগ্য বিনিয়োগের ঘোষণা দিয়েছে। লক্ষ্য, গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ঘূর্ণিঝড়, বৃষ্টিঝড় এবং অন্যান্য তীব্র আবহাওয়ার ঘটনায় সতর্কবার্তার নির্ভুলতা ও সময়োপযোগিতা বাড়ানো। সাম্প্রতিক রেকর্ডভাঙা বৃষ্টিপাত ও টাইফুনের সময় এআই মডেলগুলো উল্লেখযোগ্য সাফল্য দেখানোর পর এ উদ্যোগ নেওয়া হয়েছে। তবে ক্ষয়ক্ষতির তীব্রতা ও সুনির্দিষ্ট অবস্থান শনাক্ত করার ক্ষেত্রে এখনো চ্যালেঞ্জ রয়েছে।

জলবায়ু পরিবর্তনে ঝড়ের তীব্রতা বাড়ছে এবং আবহাওয়ার ধরন আরও অনিশ্চিত হয়ে উঠছে। ফলে নির্ভুল পূর্বাভাসের গুরুত্ব আগের যেকোনো সময়ের চেয়ে বেড়েছে। হংকংয়ের উদ্যোগ এআই-নির্ভর আবহাওয়াবিদ্যার বৃহত্তর আঞ্চলিক ও বৈশ্বিক পরিবর্তনের অংশ। প্রতিবেশী তাইওয়ানসহ বিশ্বের শীর্ষ গবেষণা প্রতিষ্ঠানগুলোও দুর্যোগ মোকাবিলার প্রস্তুতি জোরদার করতে মেশিন লার্নিং ব্যবহার করছে।

হংকংয়ের জন্য নির্ভুল টাইফুনের পূর্বাভাস এত গুরুত্বপূর্ণ কেন?

উপক্রান্তীয় অঞ্চলে অবস্থিত হংকং প্রশান্ত মহাসাগরীয় টাইফুনের সরাসরি পথে পড়ে। এসব ঝড়ে বিধ্বংসী বাতাস, মুষলধারে বৃষ্টি, বন্যা ও ভূমিধস হতে পারে। শহরটির জনঘনত্ব এবং জটিল অবকাঠামোর কারণে পূর্বাভাসের নির্ভুলতায় সামান্য উন্নতিও জীবন বাঁচাতে, অর্থনৈতিক ক্ষতি কমাতে এবং জরুরি পরিস্থিতিতে কর্তৃপক্ষের সমন্বয় উন্নত করতে পারে।

সাম্প্রতিক বছরগুলোতে একের পর এক চরম আবহাওয়ার ঘটনা ঘটেছে। আগস্টে হংকংয়ে ১৮৮৪ সালে রেকর্ড রাখা শুরু হওয়ার পর সর্বোচ্চ দৈনিক বৃষ্টিপাত হয়। এর ফলে শহরে দ্বিতীয় দীর্ঘতম ‘কালো বৃষ্টিঝড়’ সতর্কতা জারি করা হয়। পরবর্তী সময়ে ভয়াবহ বন্যা, ভূমিধস ও ব্যাপক বিঘ্ন ঘটে। প্রতিবেশী অঞ্চলে গানসু প্রদেশে প্রাণঘাতী বন্যা এবং গুয়াংডংয়ে ব্যাপক সরিয়ে নেওয়ার ঘটনা উন্নত আগাম সতর্কতা ব্যবস্থার জরুরি প্রয়োজন তুলে ধরেছে।

প্রচলিত পূর্বাভাস পদ্ধতি কার্যকর হলেও কিছু সীমাবদ্ধতা রয়েছে—বিশেষ করে গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ঘূর্ণিঝড়ের সুনির্দিষ্ট গতিপথ ও দ্রুত শক্তিশালী হয়ে ওঠার পূর্বাভাস দেওয়ার ক্ষেত্রে। এ ক্ষেত্রেই এআই পরিবর্তন আনতে পারে।

এআই কীভাবে আবহাওয়ার পূর্বাভাস উন্নত করে?

এআই-ভিত্তিক আবহাওয়ার পূর্বাভাসে বিপুল পরিমাণ ঐতিহাসিক আবহাওয়ার তথ্য দিয়ে প্রশিক্ষিত মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদম ব্যবহার করা হয়। জটিল সমীকরণ ও সুপারকম্পিউটার ব্যবহার করে বায়ুমণ্ডলীয় পদার্থবিদ্যার অনুকরণ করা প্রচলিত সংখ্যাভিত্তিক আবহাওয়া পূর্বাভাস (এনডব্লিউপি) মডেলের বিপরীতে, এআই মডেলগুলো কয়েক দশকের বৈশ্বিক আবহাওয়া পর্যবেক্ষণ থেকে ধরন ও সম্পর্ক শিখে নেয়। প্রশিক্ষণ শেষ হলে এসব মডেল অনেক দ্রুত এবং কম কম্পিউটিং শক্তি ব্যবহার করে পূর্বাভাস তৈরি করতে পারে।

উদাহরণস্বরূপ, এইচকেওর ব্যবহৃত বর্তমান প্রজন্মের এআই মডেলগুলো প্রায় ৪০ বছরের বৈশ্বিক পুনর্বিশ্লেষণ তথ্য দিয়ে প্রশিক্ষিত—যার পরিমাণ প্রায় ২৫ ট্রিলিয়ন ডেটা পয়েন্ট। প্রচলিত মডেলের চোখ এড়িয়ে যেতে পারে এমন সূক্ষ্ম সংকেত শনাক্ত করে এসব মডেল টাইফুনসহ আবহাওয়াব্যবস্থার বিবর্তন বিশ্লেষণ ও পূর্বাভাস দিতে পারে।

অবজারভেটরির বৈজ্ঞানিক কর্মকর্তা লো কা-ওয়াই বলেন, “এই বিস্তৃত ডেটাসেট থেকে শেখার মাধ্যমে এআই মডেলগুলো আবহাওয়ার বিবর্তনের ধরন ও সম্পর্ক শনাক্ত করতে পারে, যা ভবিষ্যতের আবহাওয়ার পরিবর্তনের পূর্বাভাস দিতে কাজে লাগানো যায়।”

বাস্তব কার্যক্রমেও এআই মডেল ইতিমধ্যে তাদের কার্যকারিতা দেখিয়েছে। যেমন, গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ঘূর্ণিঝড় উটিপ এগিয়ে আসার সময় এআই-চালিত পূর্বাভাসে ঝড়টির গতিপথ প্রচলিত মডেলের চেয়ে বেশি নির্ভুলভাবে অনুমান করা হয়। এতে অবজারভেটরি সময়মতো সতর্কবার্তা দিতে পেরেছে এবং অপ্রয়োজনীয় বিঘ্ন এড়ানো গেছে।

কার্যক্ষেত্রে এআই মডেল: টাইফুন উটিপের ঘটনা

জুনে টাইফুন উটিপ হংকংয়ের জন্য হুমকি হয়ে উঠলে অবজারভেটরি এর গতিপথের পূর্বাভাস দিতে প্রচলিত ও এআই-ভিত্তিক—দুই ধরনের মডেলই ব্যবহার করে। ইউরোপীয় একটি মডেল পূর্বাভাস দেয়, উটিপ চীনের দক্ষিণ উপকূলের কাছে আসবে; আর একটি মার্কিন মডেল হংকংয়ের আরও কাছে আসার ইঙ্গিত দেয়। তবে দুটি এআই মডেল পশ্চিমমুখী গতিপথের পূর্বাভাস দেয়, যা বাস্তবে ঘটে যাওয়া গতিপথের কাছাকাছি ছিল। ফলে হংকং সরাসরি আঘাত থেকে রক্ষা পায় এবং অবজারভেটরির সতর্কবার্তায় এআইয়ের আরও নির্ভুল পূর্বাভাস প্রতিফলিত হয়।

এ সাফল্য কোনো বিচ্ছিন্ন ঘটনা ছিল না। বিশেষত পশ্চিম প্রশান্ত মহাসাগরের ঝড়গুলোর ক্ষেত্রে টাইফুনের গতিপথ পূর্বাভাসে এআই মডেলগুলো বারবার প্রচলিত মডেলের সমান বা তার চেয়ে বেশি নির্ভুল হয়েছে। এরপর অবজারভেটরি এআইয়ের ব্যবহার বাড়িয়েছে। এর মধ্যে রয়েছে ফুশি (ফুদান বিশ্ববিদ্যালয়ের তৈরি), পাঙ্গু-ওয়েদার (হুয়াওয়ের তৈরি) এবং ইউরোপীয় মধ্যমেয়াদি আবহাওয়া পূর্বাভাস কেন্দ্রের (ইসিএমডব্লিউএফ) কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তাভিত্তিক পূর্বাভাস ব্যবস্থা (এআইএফএস)।

এআই-ভিত্তিক পূর্বাভাসের শক্তি ও সীমাবদ্ধতা কী?

প্রচলিত পদ্ধতির তুলনায় এআই মডেলের বেশ কিছু সুবিধা রয়েছে:

• গতি: পদার্থবিদ্যাভিত্তিক মডেলের কয়েক ঘণ্টার তুলনায় এআই কয়েক মিনিটেই পূর্বাভাস তৈরি করতে পারে।
• জ্বালানি সাশ্রয়: এআই মডেলে অনেক কম কম্পিউটিং শক্তি লাগে, ফলে এগুলো বেশি টেকসই।
• গতিপথের নির্ভুলতা: গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ঘূর্ণিঝড়ের গতিপথের পূর্বাভাসে এআই মডেল প্রায়ই প্রচলিত মডেলের চেয়ে ভালো করে।
• আগাম সতর্কতা: এআই ধরন শনাক্ত করে আগেভাগে সতর্কবার্তা দিতে পারে, ফলে কর্তৃপক্ষ ও সাধারণ মানুষ প্রস্তুতির জন্য বেশি সময় পান।

তবে চ্যালেঞ্জ এখনো রয়েছে। এআই মডেলগুলো গ্রীষ্মমণ্ডলীয় ঘূর্ণিঝড়ের তীব্রতা, বিশেষ করে দ্রুত শক্তিশালী হওয়ার সময়, প্রায়ই কম করে অনুমান করে। এ ধরনের ঘটনায় অল্প সময়ে ঝড়ের বাতাসের গতি নাটকীয়ভাবে বেড়ে যায়। এটি একটি গুরুত্বপূর্ণ সীমাবদ্ধতা, কারণ বড় হারিকেন ও টাইফুনের প্রায় ৮০ শতাংশ দ্রুত শক্তিশালী হয় এবং জলবায়ু পরিবর্তনের কারণে এ ধরনের ঘটনার সংখ্যা বাড়ছে।

আরেকটি চ্যালেঞ্জ হলো, বিরল বা নজিরবিহীন চরম আবহাওয়ার পূর্বাভাস দেওয়ার ক্ষেত্রে এআই মডেলের সক্ষমতা সীমিত। প্রশিক্ষণে ব্যবহৃত ঐতিহাসিক তথ্যে এ ধরনের ঘটনা যথেষ্টভাবে না-ও থাকতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, ২০২৩ সালের সেপ্টেম্বরে রেকর্ডভাঙা বৃষ্টিঝড়ের সময় এআই মডেলগুলো কার্যকর নির্দেশনা দিলেও বৃষ্টিপাতের পুরো মাত্রা ও সুনির্দিষ্ট অবস্থান ধরতে পারেনি।

হংকং অবজারভেটরির ভাষ্য, “ইতিহাসে এ ধরনের ঘটনা বিরল হওয়ায় চরম আবহাওয়ার পূর্বাভাসে এআই মডেলের সক্ষমতা এখনো যাচাই করা যায়নি। রেকর্ডভাঙা আবহাওয়ার ঘটনা এআই মডেলের প্রশিক্ষণ-তথ্যে ছিল না—এ কথা তো বলাই বাহুল্য।”

এআই মডেলের তুলনা: বৈশ্বিক ও আঞ্চলিক চিত্র

সাম্প্রতিক বৈজ্ঞানিক গবেষণায় পূর্ব এশিয়া ও পশ্চিম প্রশান্ত মহাসাগরে শীর্ষস্থানীয় এআই আবহাওয়া মডেলগুলোর কার্যকারিতা তুলনা করা হয়েছে। টাইফুনের গতিপথ ও তীব্রতার পূর্বাভাস দেওয়ার সক্ষমতা যাচাই করতে পাঁচটি প্রধান মডেল—পাঙ্গু-ওয়েদার, ফোরকাস্টনেট ভি২, গ্রাফকাস্ট, ফুশি ও ফেংউ—মূল্যায়ন করা হয়। গতিপথের পূর্বাভাসে ফেংউ সবচেয়ে নির্ভুল ছিল; ফুশি ও গ্রাফকাস্টও ভালো করেছে। তবে তীব্রতার পূর্বাভাসে সব মডেলই সমস্যায় পড়েছে, যা আরও গবেষণা এবং উচ্চ রেজল্যুশনের আঞ্চলিক মডেলের প্রয়োজন তুলে ধরে।

একাধিক মডেলের ফল একত্রিত করা এনসেম্বল পদ্ধতি পূর্বাভাসের নির্ভরযোগ্যতা বাড়ানোর সম্ভাবনা দেখিয়েছে। এআই-চালিত আবহাওয়াবিদ্যার দ্রুত অগ্রগতি বলছে, বর্তমান সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে এআই গবেষক ও আবহাওয়া সংস্থাগুলোর ধারাবাহিক সহযোগিতা গুরুত্বপূর্ণ হবে।

হংকং কীভাবে পূর্বাভাস কার্যক্রমে এআই যুক্ত করছে?

আবহাওয়াবিদ্যায় এআই গ্রহণের ক্ষেত্রে হংকং অবজারভেটরি অগ্রণী ভূমিকা পালন করছে। ২০২৩ সালের মাঝামাঝি থেকে এইচকেও বাস্তব সময়ের পরীক্ষামূলক কার্যক্রমে বেশ কয়েকটি এআই মডেল যুক্ত করেছে। আর্থ ওয়েদার ওয়েবপেজ এবং মাইঅবজারভেটরি অ্যাপের মাধ্যমে এসব মডেলের পূর্বাভাস সাধারণ মানুষের জন্যও প্রকাশ করা হচ্ছে। অবজারভেটরি শুধু টাইফুনের গতিপথই নয়, বৃষ্টিপাত, বাতাস, তাপমাত্রা ও আর্দ্রতার ১৫ দিন পর্যন্ত আগাম পূর্বাভাস দিতেও এআই ব্যবহার করছে।

এইচকেওর ভারপ্রাপ্ত জ্যেষ্ঠ বৈজ্ঞানিক কর্মকর্তা হে ইউহেং জানান, আগস্টের প্রবল বৃষ্টির এক সপ্তাহ আগে গুয়াংডং উপকূলে ভারী বৃষ্টি নিয়ে আসা বৃষ্টিপট্টির বিকাশ এআই মডেলগুলো সফলভাবে পূর্বাভাস দিয়েছিল। সবচেয়ে বেশি বৃষ্টির সুনির্দিষ্ট অবস্থান শনাক্ত করতে মডেলগুলো নিখুঁত না হলেও সময়মতো সতর্কবার্তা জারি এবং জরুরি পরিস্থিতি মোকাবিলার প্রস্তুতির জন্য মূল্যবান ভিত্তি দিয়েছিল।

এআই-ভিত্তিক পূর্বাভাসে এগিয়ে থাকতে অবজারভেটরি আন্তর্জাতিক অংশীদার ও বেসরকারি প্রতিষ্ঠানের সঙ্গেও কাজ করছে। উদাহরণস্বরূপ, স্থানীয় মডেলের পাশাপাশি গুগল ডিপমাইন্ডের ওয়েদার ল্যাব ও ইসিএমডব্লিউএফের এআইএফএস পরীক্ষা করা হচ্ছে। পূর্বাভাসদাতারা এসব নতুন সরঞ্জাম দিয়ে মডেলগুলো মূল্যায়ন ও তুলনা করতে পারছেন।

আঞ্চলিক গ্রহণ: তাইওয়ান ও অন্যদের অভিজ্ঞতা

এআই ব্যবহারের যাত্রায় হংকং একা নয়। তাইওয়ানের কেন্দ্রীয় আবহাওয়া প্রশাসনও টাইফুনের গতিপথ পর্যবেক্ষণে এআই মডেল গ্রহণ করেছে, যার ফল আশাব্যঞ্জক। টাইফুন গায়েমির সময় এআই-ভিত্তিক পূর্বাভাস আট দিন আগেই সরাসরি আঘাতের আশঙ্কা জানিয়েছিল। এতে প্রচলিত মডেলগুলোকে ছাড়িয়ে কর্তৃপক্ষ প্রস্তুতির জন্য বেশি সময় পায়। সিডব্লিউএর উপপ্রধান লু কুও-চেন বলেন, “এআই পূর্বাভাসদাতাদের আত্মবিশ্বাস বাড়িয়েছে এবং কর্তৃপক্ষকে প্রস্তুতির জন্য বেশি সময় দিয়েছে।”

বেসরকারি খাতের অংশগ্রহণ অগ্রগতিকে ত্বরান্বিত করছে। এনভিডিয়া, গুগল ও মাইক্রোসফটের মতো কোম্পানি উন্নত এআই আবহাওয়া মডেল তৈরি করছে এবং বিশ্বের বিভিন্ন আবহাওয়া সংস্থার সঙ্গে অংশীদারত্ব গড়ছে। এসব সহযোগিতা উদ্ভাবনকে এগিয়ে নিচ্ছে এবং তীব্রতার পূর্বাভাস ও স্থানীয় প্রভাব নিরূপণের চ্যালেঞ্জ মোকাবিলায় সহায়তা করছে।

চ্যালেঞ্জ ও সামনের পথ

এআইয়ের সম্ভাবনা থাকা সত্ত্বেও প্রচলিত পূর্বাভাস পদ্ধতিকে পুরোপুরি প্রতিস্থাপন করা বা ছাড়িয়ে যাওয়ার আগে বেশ কিছু বাধা রয়ে গেছে:

• তথ্যের মান ও প্রাপ্যতা: এআই মডেল উচ্চমানের ও পূর্ণাঙ্গ ডেটাসেটের ওপর নির্ভর করে। ঐতিহাসিক তথ্যে ঘাটতি বা ভুল থাকলে মডেলের কার্যকারিতা সীমিত হতে পারে।
• তীব্রতার পূর্বাভাস: দ্রুত শক্তিশালী হওয়া এবং বাতাসের সর্বোচ্চ গতি নিরূপণ এআই ও প্রচলিত—দুই ধরনের মডেলের জন্যই বড় চ্যালেঞ্জ।
• স্থানীয় প্রভাব: আকস্মিক বন্যা ও ভূমিধসের মতো স্থানীয় প্রভাবের পূর্বাভাস দিতে উচ্চ রেজল্যুশনের আঞ্চলিক মডেল দরকার।
• মানবীয় তদারকি: বিশেষ করে বড় ঝুঁকির পরিস্থিতিতে এআইয়ের ফল ব্যাখ্যা করার জন্য বিশেষজ্ঞ আবহাওয়াবিদদের ভূমিকা এখনো অপরিহার্য।

এ খাতের অগ্রগতির সঙ্গে সঙ্গে হংকং অবজারভেটরি ও তার অংশীদারেরা চলমান গবেষণা, মডেল উন্নয়ন এবং জনসচেতনতা কার্যক্রমে প্রতিশ্রুতিবদ্ধ। লক্ষ্য শুধু পূর্বাভাসের নির্ভুলতা বাড়ানো নয়, জনআস্থা তৈরি করা এবং সতর্কবার্তা যেন মানুষ বুঝতে ও সে অনুযায়ী ব্যবস্থা নিতে পারে, তা নিশ্চিত করা।

বৃহত্তর তাৎপর্য: এআই ও জলবায়ু সহনশীলতা

আবহাওয়ার পূর্বাভাসে এআই যুক্ত করা নিছক প্রযুক্তিগত উন্নয়ন নয়—ক্রমবর্ধমান চরম আবহাওয়ার এই যুগে জলবায়ু সহনশীলতা গড়ে তোলার জন্য এটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ। ঝড় আরও তীব্র ও অনিশ্চিত হয়ে উঠলে আগাম ও নির্ভুল সতর্কবার্তা লাখো মানুষের নিরাপত্তা ও দুর্যোগের মধ্যে পার্থক্য গড়ে দিতে পারে।

একই ধরনের হুমকির মুখে থাকা অন্য শহর ও অঞ্চলের জন্য হংকংয়ের অভিজ্ঞতা মূল্যবান শিক্ষা দেয়। আন্তর্জাতিক সহযোগিতা ও জনসম্পৃক্ততার পাশাপাশি এআই দ্রুত গ্রহণের মাধ্যমে জলবায়ুজনিত ঝুঁকি মোকাবিলায় সক্রিয় দৃষ্টিভঙ্গি দেখা যাচ্ছে। এআই মডেলের উন্নতি অব্যাহত থাকলে জনপদ সুরক্ষিত রাখা এবং টেকসই উন্নয়নে সহায়তা করার ক্ষেত্রে এগুলো ক্রমেই কেন্দ্রীয় ভূমিকা পালন করবে।

সংক্ষেপে

• সাম্প্রতিক ঝড়ের সময় সফল পরীক্ষার পর টাইফুন ও চরম আবহাওয়ার পূর্বাভাস উন্নত করতে হংকং এআইয়ে বিনিয়োগ করছে।
• টাইফুনের গতিপথের পূর্বাভাসে এআই মডেল প্রচলিত পদ্ধতিকে ছাড়িয়ে গেছে, তবে তীব্রতা ও স্থানীয় প্রভাবের পূর্বাভাসে এখনো চ্যালেঞ্জ রয়েছে।
• হংকং অবজারভেটরি কার্যক্রমে একাধিক এআই মডেল যুক্ত করছে এবং আন্তর্জাতিক অংশীদারদের সঙ্গে সহযোগিতা করছে।
• তাইওয়ানের মতো আঞ্চলিক প্রতিবেশীরাও এআই ব্যবহার করছে; বেসরকারি কোম্পানিগুলো এ খাতে উদ্ভাবন ত্বরান্বিত করছে।
• এআইয়ের সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে কার্যকর আগাম সতর্কতা ব্যবস্থা নিশ্চিত করতে চলমান গবেষণা ও মানববিশেষজ্ঞের দক্ষতা অপরিহার্য।
• আবহাওয়াবিদ্যায় এআই গ্রহণ হংকং ও বৃহত্তর অঞ্চলের জলবায়ু সহনশীলতা বাড়ানোর একটি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ।