现代快报讯(记者 是钟寅 徐红艳) 2024年2月29日,国家自然科学基金委员会发布2023年度中国科学十大进展,榜单涵盖生命科学、人工智能、量子、天文、化学能源等科学领域。“人工智能大模型为精准天气预报带来新突破”位列第一。气象大模型有何神奇之处?我们天天关注的天气预报,已经用上了吗?现代快报记者为此采访了江苏省气象台专家。
“人工智能大模型为精准天气预报带来新突破”是来自华为云计算技术有限公司的研究成果。据悉,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,热带气旋的路径预报误差相较于ECMWF预报系统降低了25%。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。该研究展示了人工智能和大数据在解决天气预报问题上的突破。
2023年7月5日,《Nature》刊发华为云盘古气象研究成果,业内专家普遍给出了正面评价,认为盘古开启了新的预报范式。不过,也有专家指出AI模型存在依赖再分析数据、解释性不足、判断极端天气偏差等问题。
气象大模型在国内已经广泛应用了吗?江苏省气象台高级工程师庄潇然介绍,近两年气象大模型在天气预报领域应用越来越多,应用覆盖面快速提升。江苏省气象台是国内最早接触、应用并参与AI气象预报技术的气象业务部门之一,目前包括大模型在内的AI技术已经在天气预报的多个环节中使用。“从数小时内的短临预报,到3~7天的中短期天气预报,都有用到。”
庄潇然介绍,江苏省气象台对盘古气象大模型开展过本地化试用评估,发现它的计算效率确实很高,对高空环流形势场有着较好的预测效果。但对地方气象台而言,计算效率固然非常重要,同时对降水、气温、风速等地面气象要素的预报准确度及精细度也有较高要求,现阶段气象台预报员的经验仍起到主导作用,对各种数据综合判断后,才会对外发布天气预报。
未来,AI能代替预报员吗?庄潇然说,AI天气预报的计算效率确实远胜于传统的数值天气预报,效率也是天气预报追求的目标之一。但天气预报不光要“快”,还要“准”。各地的气候都有其特殊性,以江苏为例,处于沿海平原地区,南北气候交汇的位置意味着强对流天气相对高发,目前各种大模型的预报准确度和精细度仍不够理想。“像龙卷风这种高度非线性的强对流天气,未来相当长一段时间,还要以预报员的人工经验为主。”他表示,未来AI在天气预报领域的应用肯定还会更广泛和深入,业内人士也愿意积极拥抱新技术,推动AI模型与传统方式优势互补。
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2023年度“中国科学十大进展”
2023年度第19届“中国科学十大进展”遴选活动由国家自然科学基金委员会主办,国家自然科学基金委员会高技术研究发展中心(基础研究管理中心)和科学传播与成果转化中心承办。由近100位相关学科领域专家从中遴选出30项成果,在此基础上邀请了包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票,评选出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。
名单:
1. 人工智能大模型为精准天气预报带来新突破
2. 揭示人类基因组暗物质驱动衰老的机制
3. 发现大脑“有形”生物钟的存在及其节律调控机制
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