夏日街頭,。圖源：卡樂圖片/攝影寧穎

面對氣候變暖，人類應該如何應對,？一些科學家寄望于目前火熱的人工智能,。

今年4月，中國發(fā)布的人工智能大模型“風烏”,，首次實現在高分辨率上對核心大氣變量進行超過10天的有效預報,。“風烏”大模型僅用GPU便可運行,，30秒即可生成未來10天全球高精度預報結果,。

此前，在北京冬奧會賽場,，得益于北京大學重慶大數據研究院開發(fā)出人工智能MOML算法賦能天氣預報模型,，氣象短時臨近預報“百米級尺度、分鐘級更新”已經實現,。

當氣象服務遇到人工智能

近幾十年來,，對地球、環(huán)境和天氣系統(tǒng)的監(jiān)測取得了突飛猛進的發(fā)展,。1851年,，英國首先通過電報傳送觀測資料，繪制成地面天氣圖,，并根據天氣圖制作天氣預報,。如今,，多顆衛(wèi)星從太空監(jiān)測地球。

天氣科學正處于重大范式轉變的風口浪尖,。衛(wèi)星監(jiān)測提供了如此多的數據,，因此利用機器學習的最新進展來處理這些數據變得至關重要。

隨著近年來全球氣候變化加劇,，極端天氣頻發(fā),，各界對天氣預報的時效和精度的期待更是與日俱增。

從數據上看,，全球氣溫升高的趨勢相當明顯,。盡管此前3年的拉尼娜現象對全球氣溫起到了暫時“剎車”作用，但過去8年仍是有記錄以來最熱的8年,。其中,，2016年是有記錄以來全球最熱的一年。目前有多家機構預測,，2023年或2024年極有可能超過2016年,，創(chuàng)造新的全球最暖紀錄。

隨著深度學習技術和框架的不斷成熟,，以ChatGPT,、“書生”（Intern）為代表的人工智能大模型在自然語言和視覺等領域展示出卓越的能力，人工智能亦為地球科學等領域帶來全新的研究思路,。

運用“風烏”大模型,，全球氣象有效預報時間首次突破10天,。圖源：文匯報

“風烏”大模型，僅需30秒

今年4月,，中國發(fā)布的人工智能大模型“風烏”,，首次實現在高分辨率上對核心大氣變量進行超過10天的有效預報。

在預報精度方面,，相比DeepMind的GraphCast,，“風烏”的10天預報誤差降低10.87%，而相比于傳統(tǒng)的物理模型,，其誤差降低19.4%,。在預報時效方面，根據國際常用的標準,，z500 ACC大于0.6時氣象預報結果具有可用性,，可以較好地指導預報員判斷未來氣象發(fā)展形勢。此前，全球范圍內最好的物理模型HRES在此標準范圍內,，有效預報時長最大為8.5天,，而“風烏”基于再分析數據達到了10.75天。在資源效率方面,，現有物理模型往往運行在超級計算機上,，而“風烏”AI大模型僅需單GPU便可運行，僅需30秒即可生成未來10天全球高精度預報結果,。

在氣象氣候預報任務中,，全球中期天氣預報是重要預測任務之一，它以預測未來14天內的大氣系統(tǒng)狀態(tài)為目標,?！帮L烏”在預報精度上降低了誤差，在時效上突破了10天,，而且僅需單GPU（圖形處理器）便可運行,。

上海人工智能實驗室領軍科學家歐陽萬里說：“‘風烏’取名自秦漢時期的‘相風銅烏’，是世界上最早的測風設備,。天氣預報大模型‘風烏’承載中國古人的智慧,，也寓意實驗室致力于在以氣象為代表的人工智能服務科學領域不懈探索?！?/p>

能否取代傳統(tǒng)天氣預報？

那么,，天氣預報不準的情況會通過AI得到解決嗎,？在未來AI天氣預報是否可能替代傳統(tǒng)的天氣預報？

從“風烏”的實踐可以看出,，人工智能應用于氣象領域,，從大數據中挖掘規(guī)律，可與傳統(tǒng)的數理方程形成互補,，為生產生活提供更準確,、更實用的天氣預報。氣候變暖將讓極端天氣更頻繁,，人工智能可用于改善氣象災害警報系統(tǒng),，實現提前和精準預警，在防災減災中發(fā)揮更大作用,。

中國科學院大氣物理研究所研究員馬柱國表示,，人工智能進入氣象預報和大氣物理應用場景中，本質上帶來的還是通過算力,、算法對大數據等信息進行整合,，對模型模式提供更多新的技術支持和方法，繼而對預報準確性和效率加以提升，“但不能期待或者簡單說人工智能取代傳統(tǒng)的主流預測方法,，至少目前尚不具備條件,。”

馬柱國認為,，一旦大數據和人工智能技術得以引用和應用,，可以輸入大量的數據信息，將可數據化的全部信息,，如將衛(wèi)星云團走動之間的關系加以統(tǒng)計輸入后,，人工智能會生成提取更加精確的可用信息。

在武漢大學校長,、中國科學院院士張平文看來,，把人工智能廣泛應用到氣象領域，其機理與數據的融合計算非常具有挑戰(zhàn)性,?！氨热纾斯ぶ悄苋绾螒糜谇蠼鈹抵堤鞖忸A報模式的物理基礎Navier-Stokes方程等,，氣象領域在這方面的算法研究還比較缺乏,。”

展望未來,，張平文充滿信心：“人工智能在氣象領域的應用,，不僅將給人們提供更精準的預報服務，還將給氣象行業(yè)甚至整個大氣科學帶來變革,?！?/p>

（中國小康網綜合中國青年網、中國經濟時報,、經濟日報,、封面新聞、文匯報,、新民晚報等）