Multimodal Machine Learning for Climate Adaptation
Notice bibliographique
Résumé
Climate change stands as one of the most urgent challenges of our generation, with devastating floods in Pakistan, heartbreaking earthquakes in Turkey, and unprecedented wildfires in Canada. For over a century, meteorology has traditionally relied on solving dynamical equations, but machine learning (ML) is now emerging as a transformative force. This thesis explores how to use machine learning and optimization methods to address issues surrounding climate change adaptation and sustainable development. The first part of the thesis focuses on developing multimodal machine learning frameworks for extreme weather forecasting. The multimodal ML approach integrates diverse sources and modalities of data, including text-based language, images, and tabular time series. The effectiveness of such an approach is showcased through two distinct case studies in extreme weather forecasting: in Chapter 2, a short-term hurricane forecast with a 12-hour lead time, and in Chapter 3, a long-term flood risk assessment model. Our contributions include the development of a generalizable multimodal ML framework to facilitate a wide range of prediction tasks in meteorology and beyond. Notably, our hurricane forecasting models demonstrate performance comparable to the National Hurricane Center’s top models for 24-hour intensity and track forecasts. ML-driven weather forecasting models offer two distinct advantages over traditional dynamical models: significant reductions in computational time, enabling real-time, location-specific predictions, and the ability to develop long-term risk models for proactive disaster mitigation rather than reactive responses. Therefore, in the second part of the thesis, we delve into two application domains to envision the transformative force in addressing climate change-induced challenges. In Chapter 4, we introduce an Adaptive Robust Optimization (ARO) framework for designing insurance policies, combining historical and anticipatory risks obtained by machine learning models. In Chapter 5, we develop a real-time machine learning framework for wind forecasting, aimed at adjusting factory production levels to minimize air pollution and its impact on surrounding urban areas. In partnership with OCP Group, the world’s largest phosphate producer, our algorithm is now fully integrated into operational systems and reduces hazardous emission impact by 33-47% annually.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».