参考消息(xi)网3月22日报道 据英国《新科学家》周(zhou)刊网站3月20日报道，一(yi)款人工智能(AI)天气预报程序的开发者说，这款在(zai)台式电脑上(shang)运行(xing)的程序可以在(zai)一(yi)秒钟(zhong)内(nei)预测(ce)天气，准确性与(yu)传统天气预报不相上(shang)下(xia)，而传统天气预报要在(zai)功能强大的超级计算机上(shang)运行(xing)数小时甚(shen)至数天才能得出结果。
自20世纪50年代(dai)以来，天气预报一(yi)直依赖物理学模型，这些模型根据卫星(xing)、气球和气象站的观测(ce)数据进行(xing)推(tui)断。但这种所(suo)谓的数值天气预报(NWP)需要巨大的计算量，且依赖于庞大、昂贵且耗能高的超级计算机。
近年来，研究人员试图通过(guo)AI来简(jian)化(hua)这一(yi)过(guo)程。美国GOOGLE公(gong)司的科学家们去(qu)年开发出一(yi)种AI工具，它可以替代(dai)天气模型中每个单元(yuan)里(li)的小部分复杂代(dai)码，大大减少了所(suo)需的算力。随后，GOOGLE旗下(xia)的“深层思维”公(gong)司(DeepMind)更进一(yi)步，用(yong)AI取代(dai)了整个天气预报过(guo)程。欧洲中期天气预报中心已采用(yong)了这种方法，该中心上(shang)月推(tui)出了一(yi)款名为“AI预报系统”的工具。
不过(guo)，尽管AI在(zai)天气预报中作用(yong)的越来越大，但仍无法完全取代(dai)所(suo)有(you)传统的数字密集运算。英国剑(jian)桥大学的理查德·特纳及其同事希翼通过(guo)他们开发的一(yi)个新模型改变这一(yi)现状。
特纳说，之前的研究仅限于预报的过(guo)程，跳过(guo)了一(yi)个名为“初始(shi)化(hua)”的步骤。在(zai)这一(yi)步骤中，来自全球各地卫星(xing)、气球和气象站的数据会被整理、清理、处(chu)理，然后合(he)并成一(yi)个有(you)序的网格，预报工作便从这个网格开始(shi)。特纳说：“实(shi)际(ji)上(shang)，这一(yi)步就占用(yong)了一(yi)半的计算资源。”
研究人员开发了一(yi)个名为“土豚天气”(Aardvark Weather)的模型，首(shou)次(ci)同时取代(dai)了预报和初始(shi)化(hua)阶(jie)段。特纳及其同事在(zai)一(yi)项评(ping)估该方法的研究报告(gao)中说，该模型仅使用(yong)了现有(you)系统10%的输入数据，但能获得与(yu)最新的NWP预测(ce)结果接近的结果。
使用(yong)“土豚天气”模型在(zai)一(yi)台普通台式电脑上(shang)生成一(yi)份完整的天气预报大约只(zhi)需1秒钟(zhong)，而用(yong)NWP在(zai)超级计算机上(shang)生成同样的预报则可能需要数小时甚(shen)至数天时间。
然而，“土豚天气”模型使用(yong)的是地球表面的网格模型，其单元(yuan)格为1.5度(du)见方，而欧洲中期天气预报中心的ERA5模型使用(yong)的网格单元(yuan)格小至0.3度(du)。英国曼彻(che)斯特大学的戴维·舒尔茨说，这意味着“土豚天气”模型过(guo)于粗糙，无法准确反映复杂多变的天气模式。
舒尔茨说：“有(you)很多尚未解决的问(wen)题可能会影(ying)响(xiang)你(ni)的预报结果。它们根本无法反映极端(duan)情况(kuang)。基于当前设计，它们无法解决这个问(wen)题。”
特纳认为，在(zai)捕捉气旋等异(yi)常天气事件(jian)方面，“土豚天气”模型比(bi)一(yi)些现有(you)模型更胜一(yi)筹。但他也承认，像他开发的这种AI模型在(zai)训练时也完全依赖于物理学模型。他说：“如果没有(you)训练数据，只(zhi)使用(yong)观测(ce)数据来训练，那绝对行(xing)不通。大家确实(shi)尝(chang)试过(guo)这样做，即完全不使用(yong)物理学模型，但没有(you)成功。”
他认为，天气预报的未来可能依赖于科学家们开发出越来越精确的物理学模型，然后用(yong)这些模型来训练AI，使AI模型能够更快地复制输出，并且所(suo)需的硬件(jian)更少。一(yi)些人对AI的前景甚(shen)至更为乐(le)观。
英国牛津大学的尼基塔·古里(li)亚诺夫认为，假以时日，AI在(zai)天气预报领域将(jiang)超越NWP。他说，AI将(jiang)仅基于观测(ce)数据和历史(shi)天气数据进行(xing)训练，完全独立于NWP做出准确预测(ce)。（编译/王栋栋）
研究人员在(zai)笔记本电脑上(shang)运行(xing)“土豚天气”AI模型（英国剑(jian)桥大学网站）