Redes neurais são usadas para determinar dias típicos de verão e outono na cidade de Burgos

Antonio Martín/DICYT Um grupo de pesquisadores das universidades de Burgos e Salamanca usam modelos de redes neurais (ou redes neuronais) aplicadas ao meio ambiente que permitiram, entre outras coisas, determinar dias típicos de verão e outono na cidade de Burgos. O trabalho de pesquisa busca aperfeiçoar esta ferramenta em conhecimentos ambientais, usada há décadas em campos como o da medicina, finanças, previsão de movimentos na bolsa de valores ou redes de computadores. Estas redes neurais proporcionam maior flexibilidade de análise que os modelos convencionais.

“Procuram imitar o posicionamento do cérebro, de maneira que não são estritamente modelos matemáticos, ou seja, possuem capacidade de aprendizagem”, explica a DiCYT o pesquisador do Departamento de Engenharia Civil da Universidade de Burgos Ángel Arroyo. As redes neurais são um instrumento comum na inteligência artificial e sua flexibilidade permitiu avanços em diferentes disciplinas científicas. Através de sua tese de doutorado, Arroyo procura aplicar estes modelos ao meio ambiente. Seu trabalho de pesquisa deu como resultado uma dezena de publicações em revistas científicas.

A mais recente, em Logic Journal of the IGPL, estabelece os padrões através dos quais é determinado um dia típico em termos meteorológicos em Burgos. “Não queríamos competir em matéria de previsão com instituições que usam modelos matemáticos tradicionais como a Agência Estatal de Meteorologia, mas demonstrar que esta ferramenta, as redes neurais, é totalmente útil para análises ambientais”, afirma o pesquisador. Ao validar o instrumento de análise, os cientistas comprovaram que os resultados concordavam com aqueles obtidos a partir de técnicas matemáticas. Neste momento, trabalham com o aperfeiçoamento da ferramenta.

A idéia da rede neural artificial oferece um enfoque complementar ao matemático. Com este modelo, “trata-se de reduzir as dimensões dos conjuntos de dados”, explica Arroyo. Em algumas análises, os cientistas se encontram com muitos registros que devem ser analisados. Em meteorologia, por exemplo, seria a temperatura máxima, a mínima, a precipitação ou a umidade relativa, entre outros. No entanto, a relação destas variáveis é difícil de estabelecer em papel. As redes neurais artificiais agrupam estes conjuntos de dados em duas dimensões, em clusters, para poder assim analisá-los e representá-los graficamente.

A equipe formada por Arroyo, e os professores do Departamento de Informática e Automação da Universidade de Salamanca Emilio Corchado e do Departamento de Física da Universidade de Burgos Verónica Trício, analisaram durante um ano os padrões de comportamento e a evolução atmosférica na cidade de Burgos. Com estes dados, puderam ser estabelecidos os dias típicos de verão e outono. A cada semana, eram registrados dados de dois ou três dias. Ao estudar estes parâmetros, a equipe multidisciplinar observou que “em 70% dos dias havia um padrão de comportamento similar”.

Dia típico

O dia típico de verão correspondia à percepção habitual que possuem os cidadãos de Burgos. “Cumpriram-se as expectativas, é uma cidade de mudanças bruscas”, resumiu Arroyo. Os cientistas comprovaram que em agosto observa-se este dia típico, “caracterizado por um grupo de dados muito ressaltado em horas de maior radiação solar e outro grupo de dados com o resto de horas”. Esta situação no gráfico é traduzida em saltos de temperatura ou de variação meteorológica brusca ao longo do dia: nas horas centrais do dia faz muito calor e ao entardecer ou quando o sol se põe fica as temperaturas caem. No outono, no entanto, o dia típico mudava muito comparado ao de verão, “a evolução meteorológica era mais suave”, resume Arroyo.

Estes dados permitiram comparar através de redes neurais a meteorologia de Burgos com aquelas de províncias costeiras, em colaboração com outros centros de pesquisa espanhóis. “Ao misturar todos os dados registrados em Palma de Maiorca, Santiago de Compostela e Almeria, observou-se a diferença meteorológica de Burgos com relação ao resto”, indicou o especialista. Também foram observadas semelhanças entre diferentes localidades, como as observadas entre Almeria e Palma de Maiorca.