تم ترجمة هذه الصفحة آليًا من الإنجليزية. اطلع على النسخة الأصلية باللغة الإنجليزية.

علماء المناخ، وواضعو نماذج نظام الأرض، وباحثو الاستدامة وإدارة الموارد، وزملاء المعهد الذين يقيّمون الاستدلال النشط كإطار للذكاء المناخي والإشراف الكوكبي.

Active Inference وعلوم المناخ

تجميع البيانات المتعلقة بالنظام الأرضي، والمحاكاة التوليدية للمناخ، والسياسات في ظل عدم اليقين هي بالفعل بروتوكولات نشطة الاستدلال - فقط لم يتم صياغتها أو توحيدها بهذه الطريقة بعد.

تجري العلوم المناخية بالفعل على الترشيح البايزي، والنمذجة التوليدية، واتخاذ القرارات في ظل عدم اليقين العميق - مجرد أنها لا تسمى هذا نادرًا ما تكون "الاستدلال النشط". يراجع هذا التقرير الحالة لقراءة الإدراك المناخي، وتحديث النماذج، واختيار السياسات على أنها مشكلة واحدة لتقليل الطاقة الحرة، ويقيم أين هذه الرؤية نظرية، وأين تم اختبارها عن طريق المحاكاة، وأين تظل طموحة.

لماذا يتناسب النطاق

تؤكد مبدأ الطاقة الحرة على أن أي نظام يستمر في التكيف مع الاضطرابات البيئية يسعى إلى تقليل الطاقة الحرة المتغيرة، مما يوحّد الإدراك والعمل والتعلم في عملية واحدة. يمثل علم المناخ هذا الهيكل بالضبط: تدفقات ملاحظات جزئية وضوضوية (أجهزة استشعار الرادار، والقوارب، والأقمار الصناعية، وأعمدة الجليد)، والحالات الكامنة المستنتجة من تكامل البيانات، والخيارات التسلسلية للسياسة التي يتم اتخاذها تحت عدم اليقين العميق والهيكلي. يوضح تحليل كليكودن الديناميكي الحر للنظام الأرضي أنه يولد وينتج الطاقة الحرة باستمرار - من خلال نقل المياه المدفوع بالطاقة الشمسية، والدورات الجوية الهوائية، والتفاعلات البيوجيوكيميائية - للحفاظ على الظروف غير المتوازنة غير المتوازنة التي تعتمد عليها الحياة، مما يمنح الإطار أساسًا فيزيائيًا و معرفيًا. يوسع رامستيد وغيره من الزملاء هذا الأمر، بحجة أن عدم اتخاذ إجراءات بشأن المناخ نفسه هو عرض أعراض maladaptive لنظام إدراكي عالمي مسبباته المؤسسية غير متوافقة مع الواقع البيوفيزيقي.

حالة الأدبيات

يوفر عمل مبدأ الطاقة الحرة التأسيسي (Friston) مجموعة الأدوات الرياضية، بينما يرسخها Kleidon ماديًا في ديناميكا حرارة نظام الأرض. تعد ورقة Ramstead وآخرين التي راجعها الأقران "إحياء غايا" الجسر المفاهيمي الأكثر مباشرة للحوكمة الكوكبية، ويعتبر فصل Keller حول نظرية القرار البايزية وتغير المناخ بمثابة مقدمة أولية للاستدلال النشط - فهو يتعامل مع عتبات المناخ والأحداث ذات الاحتمالية المنخفضة والتأثير الكبير ولكنه يفتقر إلى المصطلح المعرفي الصريح (البحث عن المعلومات) للاستدلال النشط. تقع التطبيقات الأكثر واقعية المجاورة للمناخ في الاستدامة بدلاً من نمذجة المناخ الأساسية: يسمح إطار "كتيبات القواعد الفاعلة" الذي راجعه الأقران من Lallée وآخرين لوكلاء حوكمة الذكاء الاصطناعي بتجاوز أولويات القواعد الثابتة للمدن المستدامة، وتنمذج المطبوعات الأولية غير المراجعة من قبل الأقران إدارة الموارد المستدامة في الأنظمة الاجتماعية-البيئية باستخدام الطاقة الحرة المتوقعة. تعد مدونة OpenEarth وتعليق Denise Holt على بروتوكول IEEE Spatial Web رؤى غير مراجعة من قبل الأقران تشير إلى نفس الاتجاه.

المشاريع والأدوات الرئيسية

العديد من الأدوات الموجودة ليست مؤطرة كاستدلال نشط ولكنها متطابقة هيكليًا مع وحدة "الإدراك" الخاصة بها: تصفية التجميع البايزي المتغير لاستيعاب البيانات الجوية، وإطار Purdue التوليدي العميق للتحجيم الإحصائي (استعادة الصور المطبقة على حقول المناخ)، ومحاكي المناخ السببي CDSD، الذي يستخدم التصفية البايزية لتحديث نموذج توليدي لديناميكيات المناخ عبر الإنترنت واستكشاف سيناريوهات افتراضية. يقوم اتحاد الاستشعار عن بعد التابع لـ Climate TRACE بإجراء استشعار نشط حرفي - نبضات ليدار ورادار تستنتج الانبعاثات وتغير استخدام الأراضي - والذي يتوافق مع المصطلح المعرفي للطاقة الحرة المتوقعة. يوفر العمل المنهجي على الاستدلال النشط العميق (تدرجات السياسة المتغيرة) والتخطيط القائم على الطاقة الحرة المتوقعة الآلية الحسابية لتوسيع نطاق هذه الأفكار إلى مساحات مناخية عالية الأبعاد. يعمل النظام البيئي لـ Active Inference Institute كمركز تنظيمي عبر هذه الجهود بدلاً من كونه مصدرًا للأنظمة المنتشرة الخاصة بالمناخ.

مسائل مفتوحة

تظهر أربع فجوات بارزة. جسر بين المقاييس والملاءات: تمتد العمليات المناخية من الميكرومترات والدوران الكوكبي إلى الثواني والقرون، ولا يوجد نموذج استدلال نشط هرمي مثبت حتى الآن يتعامل مع هذا مع دمج المتغيرات الاجتماعية والايكولوجية والمتغيرة. التعلم من البيانات المتفرقة المتحيزة وغير الثابتة: لدى الشبكات المرصودة فجوات زمنية ومكانية، ويعني الإلحاق البشري أن البيانات التاريخية تمثل فقط جزئيًا الظروف المستقبلية. الأوليات والتحيزات التنظيمية: لا يحل الاستدلال النشط بشكل ذاتي ما هي نتائج المناخ أو المقايضات العادلة أو قيود الحدود الكوكبية التي يجب ترميزها كأولويات - هذا يبقى خيارًا أخلاقيًا وسياسيًا يتطلب عمليات مشاركة وقابلية للتدقيق. التحقق التجريبي: يوضح التقرير أن أنظمة الاستدلال النشط يجب أن يتم اختبارها مقابل الشركات الراسخة (مرشحات كالمان المجمعة، التكامل التبايني، نماذج التقييم المتكاملة) على مجموعات بيانات حقيقية، وليس محاكاة ألعاب، قبل أن ينتقل المجال إلى ما هو أبعد من الوعد المفاهيمي.

إطار مرجعي

كارل جيه. فرايستن (2010). مبدأ الطاقة الحرة: نظرية موحدة للدماغ؟ مراجعات علم الأعصاب. DOI: 10.1038/nrn2787. كريستوفر إل. باكيلي، تشانغ سوب كيم، سايمون ماكجوريجور، أنيل كي. سيت (2017). مبدأ الطاقة الحرة للإجراء والإدراك: مراجعة رياضية. علم النفس الرياضي. DOI: 10.1016/j.jmp.2017.09.004. جوفاني بيزولو، فرانشيسكو ريجولي، كارل جيه. فرايستن (2017). الاستدلال النشط، التنظيم الشعاعي، والتحكم السلوكي التكيفي. تقدم في علم الأعصاب. DOI: 10.1016/j.pneurobio.2017.08.001. ماكسويل جيه. دي. رامستيد، كارل جيه. فرايستن، أكسل كونستانت، لانصلوت دا كوستا، كاسبر هسب، برين ميليدج، ألكسندر تشانتز (2023). ميكانيكا بايزي: فيزيائية للآراء من خلال الآراء. arXiv.

الأسطح الرئيسية

Active Inference وعلوم المناخ في لمحة سريعة

محاكاة توليدية كإدراك

محاكي المناخ السببي (CDSD) وتصفية التجميع البايزي المتغيري بالفعل ينفذان تحديث الحالة والمعلمة بأسلوب الطاقة الحرة، مما يجعلهما أساسًا طبيعيًا لطبقة "الإدراك" من الاستدلال النشط.

الطاقة الحرة المتوقعة للسياسة

تفكيك خيارات السياسة إلى المخاطر والغموض والجدة يسمح بتقييم رسمي للاستثمار في المراقبة والأبحاث جنبًا إلى جنب مع خفض الانبعاثات، على عكس الإطار التقليدي للتكلفة والعائد.

غالبًا ما تكون مجردة وغير مُثبتة.

خارجًا عن ورقتين بحثيتين منتقطعت عليهما، فإن معظم الأعمال المتعلقة بالاستدلال النشط ذات الصلة بالمناخ هي عبارة عن مسودات أولية أو محاكاة أو مستوى المدونة، ولم يتم اختبارها أو تقييمها مقابل أدوات مناخية عملية.

الموارد ذات الصلة

روابط عامة لهذه الصفحة