谷歌開發了高度精準的AI增強型天氣模擬器 - 彭博社

訪客在加利福尼亞州山景城的谷歌海灣景觀園外拍照。

攝影師：Mike Kai Chen/BloombergCenterPoint的輔助隊伍正在德克薩斯州休斯頓恢復電力線路，時間是7月11日。攝影師：Danielle Villasana/Getty Images一種新的、AI增強的模擬器可以與傳統天氣預報的準確性相匹配，還可以推斷大氣層因氣候變化而變暖的程度。這個模擬器可能會導致天氣和氣候建模工具的開發，這些工具所需的計算能力僅為今天所需的一小部分，這是由谷歌領導的研究團隊提出的觀點。這項研究於週一發表在Nature上。

温度上升

谷歌的混合AI工具模擬温度上升至少與模型一樣好

來源：谷歌研究

通過將標準物理驅動模型與機器學習工具相結合的混合方法，該團隊避免了僅使用AI的實驗中出現的問題，谷歌研究項目負責人Stephan Hoyer説。“我們真的試圖拆解這個黑匣子，而不是隻有一個純粹的AI模型，”他説。

彭博社綠色哈里斯被視為比拜登更強硬的石油行業對手巴黎奧運會前熱浪襲來，希臘部分地區遭受火災特朗普勝選不會阻止電動汽車過渡，ChargePoint首席執行官表示意大利轉向法國核能以緩解熱浪天氣和氣候模型是從當地電視氣象員到調查人類可能使世界變暖程度的氣候科學家都在使用的工具。如今的氣候模型是將地球系統的主要部分一起設置為軟件的物理模型：大氣、海洋、陸地和冰。

這些模型可以更有信心地捕捉大尺度的氣候和天氣系統，而不是局部現象。雲、降雨和龍捲風發生在如此小的尺度上，以至於一般方程無法描述它們。科學家通常根據真實世界數據來估計這些現象，並將它們作為“參數”編程到模型中。

實驗模型NeuralGCM依賴於現有的大氣環流模型（GCMs）來模擬大尺度物理過程，並採用一種稱為神經網絡的機器學習方法來估計較小尺度的特徵。

“因此，我們能夠構建一個模型，當您將其運行到未來更長時間，甚至延伸到數年或數十年時，它會更加穩定並提供更可靠的結果，”霍耶説。

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德克薩斯A&M大學大氣科學教授R. Saravanan稱這是“大氣建模和長期天氣預測的重要進展，但不一定是氣候預測的巨大飛躍。”

混合模型存在侷限性。它只能模擬大氣中的升温，而不能模擬海洋、陸地或冰層中的升温。傳統模型能夠模擬地球系統的所有主要元素。新方法還不能讓研究人員改變大氣中的温室氣體水平，這是現代氣候模型的核心功能。研究人員使用海表温度而不是排放量作為改變大氣的指標。

Saravanan表示，這項工作可能在預測亞季節和季節尺度的天氣方面特別有用。他説，如果這種方法能夠擴展到包括海洋，那麼它可能對研究厄爾尼諾和拉尼娜天氣模式的研究人員有所幫助。

研究人員正在開發NeuralGCM中的一個功能，用於生成提前一年的 颶風預測，如果被證明有用，這可能有助於人們為風暴做好準備並建設適應基礎設施，Hoyer説。

颶風貝瑞爾登陸後，德克薩斯州薩金特被洪水包圍的房屋，拍攝於7月8日。攝影師：Eddie Seal/Bloomberg機器學習大氣模型比標準模型快得多，需要的計算能力也更少。其中一個，GraphCast，也是由Alphabet Inc.的Google開發的，有5417行代碼，而美國政府模型有376,578行代碼。關於Neural GCM，Hoyer説：“你可以在筆記本電腦上運行它。”

機器學習並不能替代物理學，一位氣候科學家對新的結果提出了警告。“沒有任何途徑可以讓你到達未來的氣候，而不經過當前的氣候模型，” 美國宇航局戈達德太空研究所所長加文·施密特（Gavin Schmidt）説。

科學家通常估計全球變暖可能來自温室氣體污染的數量是一個範圍，反映了氣候的混亂性質。這在天氣預報中也是一樣的，當氣象學家説有，例如，40% 的降雨幾率。基於物理的模型能夠聚焦於這種混亂並限制世界對高温可能如何做出反應。但是，由於AI模型並沒有直接計算物理學，施密特説，它們無法捕捉預測中固有的、不可避免的模糊性。

新模型最明顯的進步可能是超越僅使用機器學習（ML）的氣候模擬。

“乍一看，神經GCM聽起來像是純ML模型的一個重大進步，” Saravanan説。“實際上，情況正好相反 — 這篇論文突出了純ML方法的侷限性。”

該項目是谷歌更大的人工智能推動的一部分，作者指出他們的混合物理-AI方法可能支持材料科學、蛋白質摺疊和工程等其他領域的努力。AI已經在谷歌產生了另一個影響：高耗能的AI計算使其温室氣體排放量在五年內增加了48%。

颶風貝瑞爾襲擊美國第四大城市休斯敦後，該地區仍有數千人在一週後仍然沒有電力。現在有兩個因素正在成為解釋這場強大但可預測風暴造成如此大破壞的重要原因：休斯敦主要公用事業公司CenterPoint Energy Inc.的工人短缺，以及該公司對沿着電線杆和電力線生長的植被的管理有限。

與近十幾位專家進行的訪談，包括電網可靠性顧問、監督機構和學者，以及來自維修人員的公開申報和報告，揭示了負責為美國第四大城市供電的公用事業公司面臨的挑戰。