谷歌旗下DeepMind将机器学习运用到天气预报

2021-10-12 08:25:01
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  自从观测到恒星以来,人类一直在试图预测天气。中小学的英语课也让我们知道,绝大多数英国问候语都是从天气开始的。我应该带把伞吗?在大雨中如何安排车辆的路线?户外活动应采取哪些安全措施?天气预报对日常生活具有重要意义“短期天气预报”是预测未来0-12小时天气趋势的预报,“临近预报”是短期天气预报,具体指未来0-2小时的天气预报,并为能源管理、海事服务、洪水预警系统、空中交通管制等提供关键决策信息▲ 图片来源:盖蒂图片▲ 图片来源:最近,谷歌旗下的人工智能实验室deepmind在《自然》杂志上发表了一篇论文。研究内容是将机器学习应用于降雨临近预报,建立深度生成模型(以下简称DGM)环境科学与人工智能的联盟为临近预报开辟了一条新的道路。Deepmind认为,目前的中期预测存在两个问题▲ 图片来源:盖蒂图片▲ 图片来源:

  一方面,今天的天气预报主要由数值天气预报系统(NWP)驱动,但NWP很难在2小时内生成接近时间的高分辨率预报,接近预报填补了这一关键时段。然而,主流方法的预测方法也有缺点——不容易捕捉重要的非线性事件。另一方面,近年来发展了几种基于机器学习的气候预测方法。尽管这些方法能够准确预测低强度降雨,但在罕见的中、大雨事件中,它们表现不佳▲ 过去20分钟的观测雷达提供了未来90分钟的概率预测。图片来源:deepmind▲ 过去20分钟的观测雷达提供了未来90分钟的概率预测。简图:简而言之,迪普林认为,为了使邻近预报更有价值,有必要提供准确的预报,充分考虑不确定性,并在暴雨预报的同时,随着天气探测的进展作出统计上显著的改善,高分辨率雷达可在高频下使用,通常每5分钟一次,分辨率为1公里。这些高质量数据为机器学习技术的介入提供了机会的DGM已经了解了数据的概率分布,并根据英国雷达在2016年至2018年记录的大量降水事件数据集进行了培训。经过培训后,它可以在单个NVIDIA V100 GPU上运行,并在超过一秒钟后提供接近预测。Deepmind声称,DGM可以预测在潜在随机性下难以跟踪的天气事件,并准确预测降水的位置。
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