4月7日，上海人工智能实验室联合我国科学技能大学、上海交通大学、南京信息程大学、我国科学院大气物理研讨所及上海中心气候台发布全球中期气候预告大模型“风乌”。依据多模态和多使命深度学习办法构建，AI大模型“风乌”初次完成在高分辨率上对中心大气变量进行逾越10天的有用预告，并在80%的评价方针上逾越DeepMind发布的模型GraphCast。此外，“风乌”仅需30秒即可生成未来10天全球高精度预告成果，在功率上大幅优于传统模型。
实验室领军科学家欧阳万里表明，“‘风乌’取名自秦汉时期的‘相风铜乌’，是世界上最早的测风设备。气候预告大模型‘风乌’不只承载了我国古人的才智，也涵义实验室致力于在以气候为代表的AIforScience范畴勇于打破、不懈探究。”
运用“风乌”大模型，全球气候有用预告时刻初次打破10天
高精度、长时效、高功率：AI大模型预告全球气候
怎么进步气候预告的时效和精确度，一直是业界的要点课题。跟着近年来全球气候变化加重，极点气候频发，各界对气候预告的时效和精度的等待更是日积月累。在气候气候预告使命中，全球中期气候预告是最重要的猜测使命之一，它以猜测未来14天内的大气体系状况为方针，不只是当时广泛运用的集成气候猜测体系的根底，也是区域性数值气候预告体系的布景场和边界条件。
曩昔数十年间，全球中期气候预告范畴获得很多注目成果，但囿于气候观测的精确度，大气体系中物理进程的杂乱性，以及求解大气模型所需资源规划巨大，全球中期气候预告的有用性每10年才进步1天，难以满意社会和经济的开展需求。
跟着深度学习技能和结构的不断老练，以ChatGPT、“墨客”（Intern）为代表的人工智能大模型在自然语言和视觉等范畴展示出杰出的才能，人工智能亦为地球科学等范畴带来全新的研讨思路。
上海人工智能实验室青年科学家白磊介绍，“‘风乌’供给了一个强壮有用的全球中期气候预告的AI结构，其抢先性体现在预告精度、预告时效和资源功率三方面。”
在预告精度方面，比较DeepMind的GraphCast，“风乌”的10天预告差错下降10.87%，而比较于传统的物理模型，其差错下降19.4%。在预告时效方面，依据世界常用的规范，z500ACC大于0.6时气候预告成果具有可用性，可以较好地辅导预告员判别未来气候开展局势。此前，全球规模内最好的物理模型HRES在此规范规模内，有用预告时长最大为8.5天，而“风乌”依据再剖析数据到达了10.75天。在资源功率方面，现有物理模型往往运转在超级核算机上，而“风乌”AI大模型仅需单GPU便可运转，仅需30秒即可生成未来10天全球高精度预告成果。
据气候专家介绍，虽然现在市道上有一些产品供给未来15天的气候预告服务，可是10天以上的预告功能还具有很大不确定性，无法到达有用预告的规范。实践证明，将观测与数值预告和人工智能相结合，可有用进步数值预告的精确性。“风乌”初次将全球气候预告的有用性进步到10.75天，具有很大的事务运用价值。
多模态和多使命：深度学习驱动地球科学
上海人工智能实验室AIforEarth联合团队提出了一种依据多模态多使命的深度学习办法用于构建AI气候预告模型，然后完成对全球中期气候进行快速、精确预告。
因为不需要经过杂乱的物理体系仿真，AI气候预告模型打破了传统预告办法的核算瓶颈，因而可以高效地进行预告和集成。一起AI对气候数据联系的强壮拟合才能使其有潜力打破传统数值形式预告中的功能瓶颈。
在AI模型的规划和练习进程中，研讨团队发现，在学习进程中，多个大气变量在优化中存在相互影响且可以看作多使命学习问题；大气数据具有高分辨率高维度大体量的特征，导致模型多步气候猜测成果难以直接被优化。
“风乌”多模态网络结构。不同的模态经过不同的编码解码器处理，多模态特征经过跨模态交融模块进行交融。
“风乌”选用多模态神经网络和多使命主动均衡权重处理多种大气变量表征和相互影响的问题。其针对的大气变量包含：位势、湿度、纬向风速、经向风速、温度以及地表等。“风乌”将这些大气变量看作多模态信息，运用多模态网络结构可以更好地处理这些信息。
研讨团队从多使命问题的视点动身，主动学习每个大气变量的重要性，使得多个大气变量之间可以更好地协同优化。为了优化“风乌”的多步猜测成果，研讨团队提出了“缓存回放”（replaybuffer）战略，削减自回归猜测差错，进步长时间猜测的功能。
对不同大气变量的猜测成果。ACC是用于衡量猜测成果有用性的方针，数值越高，猜测成果越有用（红线代表“风乌”，黑线代表GraphCast）。
从成果上看，“风乌”在6到10天的中期预告上预告技巧明显高于GraphCast。其间具有代表含义的z500到达了10.75天的有用预告规模（ACC＞0.6），这也是高分辨率全球中期气候预告体系初次可以对大气变量进行逾越10天的有用预告。
未来，“风乌”AI气候大模型可与传统的物理模型构成互补，凭仗其杰出的功能和精度，为生产日子供给更精确、更有用的气候预告信息，助力气候预告数字化，为农林牧渔、航空帆海等各行业及公共安全保证供给有力的支撑。据悉，上海人工智能实验室AIforEarth团队还将把人工智能办法运用到更广泛的气候、环境、地理、地质等地球科学问题研讨中，助力“碳中和”、防灾减灾、能源安全等严重需求。
来历：人民网
