Google DeepMind的Gencast：天氣預報的革命性AI

天氣預報經歷了巨大的轉變，從基本觀察到復雜的AI驅動預測。 Google Deepmind的Gencast是一種在自然界中詳細介紹的開創(chuàng)性的AI模型，位於這場革命的最前沿。本文為Gencast提供了全面的指南，解釋了其功能並展示其現(xiàn)實世界的應用程序。

目錄

• 對高級天氣預測的關鍵需求
• Gencast：AI對天氣預報的影響
• Gencast如何運作
• Gencast的主要特徵
• 通過AI無與倫比的速度和準確性
• 極端天氣的精確預測
• Gencast迷你演示
• 實施Gencast Mini
• 實際應用和優(yōu)勢
• 推進我們的氣候理解
• 開源合作：Gencast的未來

對高級天氣預測的關鍵需求

對於人類生活的幾乎每個方面，準確的天氣預報至關重要。從日常工作到農業(yè)和可再生能源生產等大型運營，了解天氣模式至關重要。傳統(tǒng)的基於物理的模型雖然強大，但需要巨大的計算資源，並且通常提供單一的確定性預測，這些預測可能缺乏不可預測的事件所需的準確性。這突出了對先進預測能力的迫切需求。

Gencast：AI對天氣預報的影響

Google的Gencast採用了??一種概率集合預測方法，克服了傳統(tǒng)方法的局限性。 Gencast不是單個預測，而是產生多種潛在的天氣情況（通常超過50個），每個場景分配了概率。這種概率方法提高了準確性，並提供了對潛在結果的更全面的理解，包括固有的不確定性。

Gencast如何運作

Gencast利用了擴散模型的功能，一種機器學習也用於生成AI。至關重要的是，Gencast適應了地球的球形幾何形狀，從而實現(xiàn)了與全球相關的天氣預測。 Gencast對40年的ECMWF數(shù)據(jù)（溫度，風速，壓力等）進行了培訓，以高分辨率（0.25°）建模全球天氣模式，從而顯著提高了預測精度。它根據(jù)當前和過去的條件對未來天氣狀態(tài)的條件概率分佈進行建模。

Gencast的主要特徵

Gencast的主要功能包括：

• 高分辨率全球覆蓋範圍： 0.25°緯度長度分辨率用於詳細的全球預測。
• 快速預測生成：使用Cloud TPUV5在大約8分鐘內生成15天的預測。
• 概率預測：模擬未來天氣狀態(tài)的條件概率分佈。
• 複雜的體系結構：採用編碼器處理器 - 模型神經網絡體系結構，具有圖形變壓器，以有效地處理空間依賴性。
• 廣泛的培訓數(shù)據(jù)：經過ECMWF的40年ERE5重新分析數(shù)據(jù)培訓。
• 集合預測：在初始條件下結合不確定性，以生成多個預測軌跡。

通過AI無與倫比的速度和準確性

Gencast的速度非常出色。一個Google Cloud TPU V5在短短8分鐘內就產生了15天的預測，這比傳統(tǒng)模型有了顯著改善。通過平行處理集合預測來實現(xiàn)此速度。針對ECMWF的ENS模型進行的嚴格測試顯示，Gencast在97.2％的案例中的表現(xiàn)優(yōu)於它，這表明了卓越的準確性，尤其是對於極端天氣事件。

極端天氣的精確預測

Gencast擅長預測極端天氣事件（熱浪，冷咒，大風），從而及時預防措施。它在預測熱帶氣旋路徑方面的出色準確性為災難準備提供了寶貴的高級警告。

Gencast迷你演示

進一步探索：

• 代碼： github repo
• 權重： Google存儲
• 論文：機器學習的概率天氣預測

Gencast Mini實施（摘錄）

（ gencast_mini_demo.ipynb了詳細的代碼實現(xiàn)。

實際應用和優(yōu)勢

Gencast的應用程序超出了災難管理。其準確的預測可改善可再生能源計劃（尤其是風能），增強糧食安全和農業(yè)以及支持公共安全。

推進我們的氣候理解

Gencast是一項更廣泛的Google計劃的一部分，該計劃旨在推進AI驅動的天氣預報，並補充其他模型，例如NeuralGCM和種子。這種協(xié)作方法結合了AI和傳統(tǒng)氣象，以獲得最佳結果。

開源合作：Gencast的未來

Google對Gencast的代碼，權重和預測的開源促進了合作，並加速了天氣預測技術的進步。這種協(xié)作的努力將提高全球對氣候變化和極端天氣的韌性。

結論

Gencast代表了天氣預測中的一個重大飛躍，結合了AI和傳統(tǒng)方法，以更快，更準確的預測。它的開源性質和出色的性能位置，以改變我們如何處理天氣預測和氣候適應性。 AI和傳統(tǒng)方法之間的持續(xù)合作將繼續(xù)改善天氣預測，從而使全球社區(qū)受益。

以上是Google的Gencast：Gencast Mini Demo的天氣預報的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！