大模型提供全球气象秒级预报 量子纠错突破催生颠覆性算力

量子计算原型机“九章”问世，这是光量子干涉实物图。新华社资料图

华为云盘古气象大模型研究成果发表在《Nature》。

2月29日，国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”，主要分布在生命科学和医学、人工智能、量子、天文、化学能源等科学领域。

记者现场了解到，两项来自深圳科技企业、高校及科研机构的研究成果上榜。分别是:来自华为云计算技术有限公司田奇等人的研究成果“人工智能大模型为精准天气预报带来新突破”；来自南方科技大学，深圳国际量子研究院俞大鹏、徐源等人的研究成果“玻色编码纠错延长量子比特寿命”。

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人工智能大模型为精准天气预报带来新突破

华为云盘古气象大模型可提供全球气象秒级预报

天气预报是国际科学前沿问题，具有重大的社会价值。现有数值天气预报范式源于20世纪50年代，即通过超算平台的大规模计算来求解大气运动偏微分方程组，实现对未来天气的预报。

近些年，随着极端天气频率越来越高，使用该传统方法提升预报水平面临越来越大的挑战。

华为云计算技术有限公司田奇、毕恺峰、谢凌曦等基于人工智能技术，提出了一种适配地球坐标系统的三维神经网络，能够有效处理天气数据中的复杂过程，并通过层次化时域聚合策略来有效减少迭代误差，成功实现了精准的中期天气预报。

在1979-2017年全球天气再分析数据上训练后，构建了盘古气象大模型。该模型能够预报7天内的地表层和13个高空层的温度、气压、湿度、风速等气象要素，并将全球最先进的欧洲中长期天气预报中心(ECMWF)集成预报系统的预报时效提高了0.6天左右，在热带气旋的路径预报误差相较于ECMWF预报系统降低了25%。

此外，该模型仅需10秒即可完成全球7天重要气象要素的预报，计算速度较数值方法提升1万倍以上。

2023年7月6日，国际顶级学术期刊《自然》(Nature)杂志正刊发表了华为云盘古大模型研发团队研究成果——《三维神经网络用于精准中期全球天气预报》(《Accuratemedium-rangeglobalweatherforecastingwith3Dneuralnetworks》)。

数据显示，这是近年来中国科技公司首篇作为唯一署名单位发表的《自然》正刊论文。《自然》审稿人对该成果给予高度评价:“华为云盘古气象大模型让人们重新审视气象预报模型的未来，模型的开放将推动该领域的发展。”

早在去年5月，该模型就用于台风“玛娃”的路径预报。中央气象台表示，该模型在“玛娃”的路径预报中表现优异，提前五天预报出其将在台湾岛东部海域转向路径。

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玻色编码纠错延长量子比特寿命

实现量子纠错新突破 国际上首次超越盈亏平衡点

什么是量子纠错?

像经典数字电子计算机一样，量子计算机也会出错。一旦量子计算机在运行过程中出现错误，就必须及时地检测到导致错误的具体原因，并及时修复它。这一检测并且及时修正的过程就称之为“量子纠错”。

而量子计算机有错误率较高、无法通过简单备份方式进行检查和修复等问题，使得其纠错过程异常困难。

一台没有纠错能力的量子计算机，没有任何实际应用价值。因此，通用量子计算机要迈向实用化，量子纠错是必须要走的一步。

在该领域，俞大鹏院士团队实现了突破性进展——南方科技大学联合福州大学、清华大学等研究团队，通过实时重复的量子纠错技术延长了量子信息的存储时间，在国际上首次超越盈亏平衡点，展示了量子纠错优势。

2023年3月22日，俞大鹏院士团队的该项成果以《用离散变量编码的逻辑量子比特突破盈亏平衡点》为题发表在国际顶尖学术期刊《自然》(Nature)网站上。

两位审稿人都对该研究给予高度评价:“实现突破盈亏平衡点的研究是容错量子计算的一个重大里程碑”“该结果实现了重要的突破，并且整体的实验能力接近国际先进水平”。

这一里程碑式的突破，标志着从含噪声量子时代开始步入纠错量子时代，为量子计算机的发展奠定重要的基础。同时量子纠错优势将推动可纠错的逻辑量子比特在量子通信、量子模拟、量子计量等方向的发展。

目前，量子计算技术是世界强国争相抢占的战略制高点之一。在俞大鹏院士看来，量子计算机有可能提供一种颠覆性的算力，为第四次工业革命提供强大的算力支撑。而作为“科技之城”的深圳，在量子科技领域大有可为。

知多D

中国科学十大进展

据了解，“中国科学十大进展”遴选活动自2005年启动，已成功举办19届。

本次活动由国家自然科学基金委员会主办，由中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家投票，经推荐、初选、终选、审议4个环节，最终从600多项科学研究成果中遴选出10项重大科学研究成果，经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议，最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。

02-03版采写:南都记者伍曼娜综合深圳卫视深视新闻