谷歌人工智能在快速、準(zhǔn)確的天氣預(yù)報(bào)方面擊敗了超級(jí)計(jì)算機(jī)
Nov 17, 2023 pm 11:53 PM
當(dāng)你下次對(duì)預(yù)報(bào)出錯(cuò)的天氣翻白眼時(shí)，請(qǐng)記住，預(yù)測(cè)天氣是科學(xué)中最復(fù)雜的問(wèn)題之一。現(xiàn)在，谷歌已經(jīng)讓人工智能扮演了天氣預(yù)報(bào)員的角色，并證明了僅需一分鐘，它就能提前最多10天做出準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。而這項(xiàng)任務(wù)通常需要一屋子的超級(jí)計(jì)算機(jī)花費(fèi)幾個(gè)小時(shí)才能完成
著名的蝴蝶效應(yīng)假設(shè)指出，風(fēng)暴是否會(huì)醞釀可能受到世界另一端一只蝴蝶扇動(dòng)翅膀這樣微小的事物的影響。天氣預(yù)報(bào)的任務(wù)就是將這些眾所周知的蝴蝶的信息轉(zhuǎn)化為準(zhǔn)確的模型，告訴你是否應(yīng)該繼續(xù)計(jì)劃下周六的野餐
這樣做涉及到所謂的數(shù)值天氣預(yù)報(bào)（NWP），它使用世界各地的當(dāng)前天氣觀測(cè)作為輸入數(shù)據(jù)，并通過(guò)在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的復(fù)雜物理方程進(jìn)行運(yùn)算。但現(xiàn)在，谷歌推出了一款名為“GraphCast”的人工智能系統(tǒng)，它可以在不那么強(qiáng)大的硬件上更快地處理數(shù)據(jù)。
這個(gè)人工智能是通過(guò)對(duì)40年來(lái)的天氣再分析數(shù)據(jù)進(jìn)行訓(xùn)練而得到的，這些數(shù)據(jù)是由衛(wèi)星圖像、雷達(dá)和氣象站收集的。GraphCast會(huì)獲取六小時(shí)前的天氣狀況和當(dāng)前狀態(tài)，并利用這些寶貴的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)六小時(shí)后的天氣情況。基于此，它能夠以每6小時(shí)為間隔向前預(yù)測(cè)，并建立長(zhǎng)達(dá)10天的天氣預(yù)測(cè)
GraphCast在地球表面的100多萬(wàn)個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)上進(jìn)行這項(xiàng)工作，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)的經(jīng)緯度為0.25度。在每一個(gè)點(diǎn)上，該模型都考慮了地表的五個(gè)變量，如溫度、壓力、濕度、風(fēng)速和方向，以及37個(gè)不同高度的大氣中的六個(gè)變量。
在測(cè)試中，GraphCast在一臺(tái)谷歌TPU v4機(jī)器上進(jìn)行了運(yùn)行，并與當(dāng)前天氣預(yù)報(bào)的黃金標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了比較：一個(gè)名為“高分辨率預(yù)報(bào)（HRES）”的模擬系統(tǒng)，在超級(jí)計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。GraphCast能夠在一分鐘內(nèi)預(yù)測(cè)未來(lái)10天的天氣，并且在90%的測(cè)試變量和預(yù)測(cè)提前期上比HRES更準(zhǔn)確。當(dāng)這些模型集中于對(duì)流層時(shí)，GraphCast在99.7%的情況下表現(xiàn)優(yōu)于HRES。對(duì)流層是大氣的最低層，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)在日常生活中非常有用和適用
在GraphCast展示的能力中，更令人印象深刻的是，盡管它沒(méi)有經(jīng)過(guò)專(zhuān)門(mén)的訓(xùn)練，它比HRES更早地識(shí)別出惡劣天氣事件。在一個(gè)現(xiàn)實(shí)世界的例子中，人工智能能夠準(zhǔn)確地提前9天預(yù)測(cè)颶風(fēng)登陸的地點(diǎn)，而傳統(tǒng)的預(yù)測(cè)只有提前6天確認(rèn)
谷歌表示，GraphCast的代碼是開(kāi)源的，允許世界各地的科學(xué)家對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并將其納入日常天氣預(yù)報(bào)。這種數(shù)字處理感覺(jué)像是人工智能的完美工作，這樣他們就可以把藝術(shù)和寫(xiě)作留給我們?nèi)祟?lèi)。
這項(xiàng)研究的結(jié)果在《科學(xué)》雜志上發(fā)布了
如果朋友們喜歡，敬請(qǐng)關(guān)注“知新了了”！
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編輯|ScienceAI大模型時(shí)代，純數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的氣象、氣候模型效果逐漸追趕甚至趕超數(shù)值模式。然而，現(xiàn)有的氣象氣候大模型仍然存在一些問(wèn)題。例如，模型中的物理一致性還不夠高，這導(dǎo)致了對(duì)于復(fù)雜的天氣氣候現(xiàn)象如降水的預(yù)測(cè)能力受限。另外，輻散風(fēng)的預(yù)報(bào)效果也不盡如人意。這些問(wèn)題需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)，以提高模型的預(yù)測(cè)精度和可靠性。目前，將物理、大氣動(dòng)力與深度學(xué)習(xí)模型結(jié)合，是解決瓶頸問(wèn)題的重要途徑。近日，中國(guó)科學(xué)院大氣物理研究所黃剛研究員團(tuán)隊(duì)基于地球系統(tǒng)數(shù)值模擬裝置（寰）的數(shù)據(jù)和算力支持，從物理變量耦合關(guān)系角
如何使用Python和百度地圖API獲取城市天氣預(yù)報(bào)信息？
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如何使用Python和百度地圖API獲取城市天氣預(yù)報(bào)信息？導(dǎo)語(yǔ)：天氣預(yù)報(bào)對(duì)我們的日常生活起著重要的指導(dǎo)作用。本文將介紹如何使用Python編程語(yǔ)言和百度地圖API來(lái)獲取城市的天氣預(yù)報(bào)信息，從而幫助我們準(zhǔn)確地了解天氣情況。首先，我們需要注冊(cè)一個(gè)百度開(kāi)發(fā)者賬號(hào)并創(chuàng)建一個(gè)應(yīng)用。在創(chuàng)建應(yīng)用后，百度將會(huì)提供給我們一對(duì)APIKey，用于使用百度地圖API的權(quán)限認(rèn)證。接
