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AI 助力气象预报!华为云“盘古气象”登上Nature

类别:科技 发布时间:2023-07-06 14:38:00 来源:人民资讯

本文转自:人民日报客户端

7 月 3 日,地球表面以上 2 米处记录的全球平均气温首次超过了 17 摄氏度,是有记录以来的最高温度。除了人类活动,强势的“厄尔尼诺”也是今夏全球高温加剧的罪魁祸首之一。

AI 助力气象预报!华为云“盘古气象”登上Nature

地球表面以上 2 米处的全球平均气温(来源:缅因大学)

如何及时、准确地预测短时和未来的天气状况,已成为科学家们试图努力攻破的重要课题之一。人工智能(AI)被寄予厚望,被认为是“一个改善极端天气预测的更快、更便宜的替代方案”。

AI 助力气象预报!华为云“盘古气象”登上Nature

被灾难性飓风肆虐后的小岛

当前,最准确的预报系统为数值天气预报,这种方法主要依赖物理方程,但对算力的要求很高,需要高性能计算等方法来支持,而且速度通常很慢,单次模拟需要数个小时,即使在拥有数百个节点的超级计算机上。

在题为“Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks”的论文中,由华为云 AI 首席科学家田奇领导的研究团队提出了一个基于 AI 的天气预报系统——盘古气象(Pangu-Weather),其主要技术贡献包括设计 3DEST 架构并应用分层时间聚合策略进行中期预报。

这个 AI 模型使用了 39 年的全球再分析天气数据作为训练数据,其预测准确率与全球最好的数值天气预报系统 IFS 相当;更重要的是,前者在相同的空间分辨率下比后者要快 10000 倍以上。

然而,正如论文中所提到的,盘古气象也存在一定的局限性。

例如,该模型是在再分析数据上进行训练和测试的,而实际的天气预报系统使用观测数据;没有研究降水等天气变量,而忽略这些因素可能会导致模型缺乏一些能力(如利用降水数据准确预测诸如龙卷风这样的小范围极端天气事件);该方法会产生更平滑的预报结果,增加了低估极端天气事件波及范围的风险;以及时间不一致等问题。

尽管如此,盘古气象依然展示出了大型预训练模型在天气预报方面的潜力。未来,研究团队希望通过融合更多垂直层次和大气变量、整合时间维度并训练 4D 深度网络、使用更深和更宽的网络等方法,实现模型的进一步迭代。

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快照生成时间:2023-07-06 18:45:09

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信息原文地址:

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