Pasukan saintis model meteorologi 'Fengwu': Menggunakan AI untuk meramal cuaca ekstrem pada masa hadapan bukanlah mimpi!

[Pemberita Laporan Global Times Zhao Yusha] Baru-baru ini, satu siri peristiwa cuaca ekstrem telah berlaku di seluruh dunia, yang membahayakan pengeluaran dan kehidupan manusia secara serius Negara-negara semakin menuntut ramalan cuaca jangka pertengahan dan jangka panjang yang lebih tepat dan cekap. Baru-baru ini, Makmal Kepintaran Buatan Shanghai, bersama-sama dengan Universiti Sains dan Teknologi China, Universiti Shanghai Jiao Tong, Universiti Sains dan Teknologi Maklumat Nanjing, Institut Fizik Atmosfera Akademi Sains China dan Balai Cerap Meteorologi Pusat Shanghai, mengeluarkan model ramalan cuaca jangka sederhana global berskala besar "Fengwu". Seorang wartawan "Global Times" baru-baru ini menjalankan temu bual eksklusif dengan pasukan saintis di sebalik model "Fengwu", dan mendengar penerangan terperinci mereka tentang prinsip operasi di sebalik "Fengwu" dan bagaimana model AI akan mengubah ramalan cuaca.

Memimpin dalam ketepatan dan ketepatan masa

Menurut wartawan "Global Times", pasukan bersama AI Makmal Kecerdasan Buatan Shanghai untuk Bumi membina model besar "Fengwu" berdasarkan kaedah pembelajaran mendalam berbilang modal dan berbilang tugas. Memandangkan ia tidak memerlukan simulasi sistem fizikal yang kompleks, model ramalan cuaca AI menembusi kesesakan pengiraan kaedah ramalan tradisional, dan oleh itu boleh meramal dan menyepadukan dengan cekap. AI mempunyai keupayaan yang kuat untuk menyesuaikan diri dengan hubungan data meteorologi dan berpotensi untuk menerobos kesesakan prestasi dalam peramalan model berangka tradisional.

Menurut Ouyang Wanli, seorang saintis terkemuka di Makmal Kepintaran Buatan Shanghai: "Fengwu" dinamakan sempena "Xianfeng Tongwu" dalam Dinasti Qin dan Han, dan merupakan peralatan pengukuran angin terawal di dunia.

Ramalan cuaca ialah sistem yang sangat kompleks, bermula daripada pengumpulan data oleh satelit Fengyun negara, stesen cuaca, dll., kepada pengumpulan data, kawalan kualiti, dan kemudian kepada asimilasi atmosfera, iaitu, memproses data dan mewujudkan keadaan atmosfera mengikut keperluan model ramalan Langkah terakhir ialah peramalan dan pasca pemprosesan.

Bai Lei, seorang saintis muda di Makmal Kepintaran Buatan Shanghai, memberitahu wartawan Global Times bahawa model "Fengwu" tertumpu terutamanya pada pautan ramalan, menggunakan data daripada analisis semula atmosfera untuk melatih "Fengwu" dan kemudian memperoleh hasil yang lebih tepat ramalan.

Gunakan kecerdasan buatan untuk menganalisis unsur yang disediakan oleh asimilasi atmosfera, termasuk kelajuan angin, suhu, kelembapan, dsb., dan cipta model besar yang dipanggil "Fengwu" untuk tujuan meramal cuaca masa hadapan. Dengan menggunakan faktor meteorologi yang lalu, seperti suhu, kecerdasan buatan boleh membuat ramalan cuaca dan mencapai hasil ramalan yang baik. “ Jelas Ouyang Wanli.

Cara meningkatkan ketepatan masa dan ketepatan ramalan cuaca sentiasa menjadi topik utama dalam industri. Apabila perubahan iklim global terus meningkat, membawa kepada peningkatan beransur-ansur dalam kejadian cuaca ekstrem, jangkaan untuk ketepatan dan ketepatan masa ramalan cuaca terus meningkat. Antara tugas ramalan cuaca dan iklim, ramalan cuaca jangka sederhana global ialah salah satu tugas ramalan yang paling penting, dan ia juga agak sukar. Disebabkan ketepatan pemerhatian meteorologi, kerumitan proses fizikal dalam sistem atmosfera, dan skala sumber yang diperlukan untuk menyelesaikan model atmosfera, keberkesanan ramalan cuaca jarak sederhana global hanya bertambah baik satu hari setiap dekad sepanjang masa lalu. beberapa dekad.

Ouyang Wanli berkata bahawa kelebihan model besar "Fengwu" ialah ia boleh meramalkan elemen meteorologi utama dengan pasti selama lebih daripada 10 hari. Menurut Bai Lei, tempoh ramalan berkesan HRES, model fizikal terbaik di dunia, ialah 8.5 hari, manakala "Fengwu" mencapai 10.75 hari berdasarkan data analisis semula "Boleh dikatakan bahawa tempoh ramalan berkesan 'Fengwu'. telah melebihi tempoh terpanjang sebelumnya." Model fizikal yang baik".

Menurut Makmal AI Shanghai, "Fengwu" mengatasi GraphCast, model meteorologi besar yang dikeluarkan oleh DeepMind Google, dalam 80% penunjuk penilaian. Dari segi ketepatan ramalan, berbanding dengan GraphCast, ralat ramalan 10 hari "Fengwu" dikurangkan sebanyak 10.87%, dan berbanding dengan model fizikal tradisional, ralat dikurangkan sebanyak 19.4%.

Boleh digunakan untuk meramal cuaca melampau

Untuk cuaca ekstrem, adakah model besar AI mempunyai penyelesaian yang lebih baik? Menurut Global Times, Makmal AI Shanghai sedang meneroka penggunaan "Fengwu" untuk meramalkan cuaca ekstrem seperti taufan, dan telah mencapai keputusan tertentu. Pada Persidangan Kepintaran Buatan Dunia 2023 yang lalu, Bai Lei berkata bahawa "Fengwu" membuat ramalan trajektori yang tepat untuk taufan "Mawa" tahun ini berdasarkan bidang perniagaan awal.

"Ini menunjukkan bahawa walaupun cuaca ekstrem kerap berlaku dalam beberapa tahun kebelakangan ini, undang-undang asas seluruh atmosfera masih serupa, dan beberapa undang-undang biasa ini boleh ditemui dan dipelajari oleh AI." Walau bagaimanapun, masih perlu untuk memperhalusi model sebagai tindak balas kepada perubahan meteorologi, menggunakan lebih banyak data secara berterusan untuk meningkatkan keberkesanan algoritma dan menambah baik model dalam cara yang disasarkan untuk meningkatkan lagi keupayaannya meramalkan cuaca ekstrem.

Bai Lei percaya bahawa masih terdapat banyak ruang untuk penambahbaikan dalam penggunaan AI dalam ramalan cuaca “Resolusi itu masih boleh dipertingkatkan , kami berharap dapat tepat ke jalan Kami kini bergerak ke arah yang lebih tepat, Bekerja ke arah yang lebih tepat.”

Prospek permohonan yang luas

Menurut pakar meteorologi, walaupun pada masa ini terdapat beberapa produk di pasaran yang boleh menyediakan perkhidmatan ramalan cuaca untuk 15 hari akan datang atau lebih lama lagi, prestasi ramalan selama lebih 10 hari masih sangat tidak menentu dan tidak dapat memenuhi piawaian ramalan yang berkesan . Amalan telah menunjukkan bahawa menggabungkan pemerhatian, ramalan berangka dan kecerdasan buatan boleh membantu meningkatkan ketepatan ramalan berangka dengan ketara. "Fengwu" telah mencapai kejayaan dalam ramalan cuaca global keberkesanan 10.75 hari dan mempunyai potensi aplikasi komersial yang besar.

Apabila ditanya tentang aspek pengeluaran dan kehidupan model besar "Fengwu" yang akan digunakan, Ouyang Wanli berkata selain ramalan cuaca yang biasa dilihat semua orang pada telefon bimbit mereka, model besar itu juga boleh digunakan untuk industri. ramalan cuaca peringkat untuk memberi perkhidmatan kepada pertanian, marin, kuasa elektrik dan industri lain.

Ambil industri kuasa elektrik sebagai contoh Penjanaan kuasa angin bergantung pada kekuatan angin, dan penjanaan tenaga suria bergantung kepada sama ada terdapat cahaya matahari yang mencukupi Model besar "Fengwu" boleh membantu dalam ramalan kelajuan angin, cahaya matahari yang lebih tepat , dsb. Selain itu, fungsi ramalan Fengwu boleh menjejaskan penggunaan grid dan penghantaran kuasa, dan juga dipengaruhi oleh perubahan meteorologi.

Menurut pasukan, pada masa hadapan, model meteorologi AI "Fengwu" boleh melengkapkan model fizikal tradisional Dengan prestasi dan ketepatannya yang cemerlang, ia boleh memberikan maklumat ramalan cuaca yang lebih tepat dan praktikal untuk pengeluaran dan kehidupan, serta membantu dalam cuaca peramalan. Pendigitalan menyediakan sokongan kuat untuk pelbagai industri seperti pertanian, perhutanan, penternakan, perikanan, penerbangan dan pelayaran, dan keselamatan awam.

Ouyang Wanli menambah bahawa kadangkala pakar meteorologi mungkin mendapat ramalan yang berbeza daripada kedua-dua model, jadi "Fengwu" boleh melengkapkan model fizikal Lebih banyak maklumat yang diberikan, lebih kondusif untuk ramalan meteorologi yang tepat. Jelas beliau, sebagai contoh, model fizikal mungkin meramalkan hujan lebat akan berlaku di dua kawasan tertentu, manakala model kecerdasan buatan pula meramalkan hujan lebat akan meliputi kawasan ketiga Pada masa ini, skop pencegahan dan pengurangan bencana boleh diperluaskan . Sekiranya langkah pencegahan tidak diambil, kerugian akan menjadi besar, tetapi jika dibandingkan, kos pencegahan dan mitigasi bencana adalah sangat rendah. ”

Ma Zhuguo, seorang penyelidik di Institut Fizik Atmosfera, Akademi Sains China, telah lama memberi tumpuan kepada penyelidikan dalam bidang perubahan iklim Sebagai pakar model iklim, Ma Zhuguo amat menyedari hubungan rapat antara kuasa pengkomputeran. algoritma dan pemprosesan data maklumat. Pada pandangan beliau, apabila kecerdasan buatan memasuki ramalan cuaca dan senario aplikasi fizik atmosfera, ia pada asasnya membawa penyepaduan data besar dan maklumat lain melalui kuasa pengkomputeran dan algoritma, menyediakan lebih banyak sokongan teknikal dan kaedah baharu untuk model model, dan kemudian Meningkatkan ketepatan ramalan. dan kecekapan, "tetapi kami tidak boleh menjangkakan atau hanya mengatakan bahawa kecerdasan buatan akan menggantikan kaedah ramalan arus perdana tradisional, sekurang-kurangnya belum lagi."

Mengambil imej awan satelit biasa sebagai contoh, Ma Zhuguo menjelaskan bahawa dalam ramalan cuaca, pemantauan satelit adalah sangat berkesan dan secara intuitif boleh melihat trajektori dan kelajuan awan Sebaik sahaja algoritma model digital digunakan untuk menggantikan pemerhatian intuitif manual, ia pada asasnya akan membawa Perubahan juga jelas.

Atas ialah kandungan terperinci Pasukan saintis model meteorologi 'Fengwu': Menggunakan AI untuk meramal cuaca ekstrem pada masa hadapan bukanlah mimpi!. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!