Model prognozowania pogody z wykorzystaniem AI od Huawei doceniony przez redakcję prestiżowego magazynu Nature

07 lipca 2023

Stworzony przez badaczy Huawei Cloud model Pangu-Weather do prognozowania pogody z wykorzystaniem sztucznej inteligencji jest równie precyzyjny, co najlepsze tradycyjne modele komputerowe, ale szybszy nawet 10 tys. razy. Technologia ta została doceniona przez Nature – jedno z najbardziej uznanych czasopism naukowych na świecie. Publikacja o modelu AI jest pierwszą w historii magazynu, której autorami są wyłącznie pracownicy firmy Huawei.

Artykuł, ukazał się w czasopiśmie 5 lipca 2023 roku. Artykuł opisujący sposób opracowania innowacyjnego systemu prognozowania pogody z wykorzystaniem AI, pt. "Accurate medium-range global weather forecasting with 3D neural networks" to kompleksowy opis działania i skuteczności modelu opracowanego przez naukowców Huawei. Materiał obala dotychczasowe przekonanie, że dokładność prognoz pogody za pomocą AI jest gorsza od tradycyjnych prognoz komputerowych. Po analizie danych meteorologicznych z ostatnich 42 lat system zaczął tworzyć własne prognozy i okazało się, że są dokładnie takie jak te, które powstają dzięki modelom numerycznym rozwijanym w Europejskim Centrum Średnioterminowych Prognoz Pogody (ECMWF). Podczas testów naukowych model Pangu-Weather wykazał wyższą precyzję w porównaniu z tradycyjnymi metodami przewidywania numerycznego dla prognoz od 1 godziny do 7 dni, z 10 000-krotnym wzrostem prędkości przewidywania. Model jest w stanie dokładnie zweryfikować w ciągu kilku sekund szczegółowe cechy meteorologiczne, takie jak wilgotność, prędkość wiatru, temperatura czy ciśnienie na poziomie morza.

Prognozowanie pogody jest jednym z najważniejszych zadań w dziedzinie obliczeń naukowych, ponieważ prognozy meteorologiczne są bardzo złożonym systemem, w którym trudno jest objąć wszystkie aspekty wiedzy matematycznej i fizycznej. Dlatego właśnie cieszymy się, że nasze badania zostały docenione przez magazyn Nature. Obecnie Pangu-Weather głównie uzupełnia pracę systemu prognoz, a jego główną zdolnością jest przewidywanie zmian atmosferycznych. Naszym ostatecznym celem jest zbudowanie ram prognozowania pogody nowej generacji przy użyciu technologii AI, aby wzmocnić istniejące systemy

komentuje dr Tian Qi, główny naukowiec HUAWEI CLOUD AI Field, członek IEEE Fellow oraz Międzynarodowej Euroazjatyckiej Akademii Nauk.

Komentując znaczenie i jakość badań przeprowadzonych przez HUAWEI CLOUD, recenzenci akademiccy z Nature podkreślali, że Pangu-Weather jest nie tylko bardzo łatwy do pobrania, ale i do uruchomienia na komputerze stacjonarnym. Każda osoba zajmująca się tematyką meterologiczną może teraz uruchamiać i testować te modele do woli.

Szybkość reakcji w obliczu zagrożenia

Wraz z szybkim rozwojem mocy obliczeniowej w ciągu ostatnich 30 lat, dokładność numerycznych prognoz pogody znacznie się poprawiła, tworząc system ostrzegania przed katastrofami naturalnymi i pozwalając prognozować zmiany klimatu. Metoda ta pozostaje jednak stosunkowo czasochłonna. Aby poprawić szybkość przewidywania, naukowcy Huawei badali, jak wykorzystać do tego metody uczenia maszynowego. Pangu-Weather wykorzystuje architekturę 3D Earth-Specific Transformer (3DEST) do przetwarzania złożonych, niejednorodnych danych meteorologicznych 3D. Wykorzystując hierarchiczną, czasową strategię agregacji, model został przeszkolony dla różnych przedziałów prognozy w odstępach 1-godzinnych, 3-godzinnych, 6-godzinnych i 24-godzinnych. Spowodowało to zminimalizowanie liczby powtórzeń potrzebnych do przewidywania warunków meteorologicznych w określonym czasie i zmniejszenie liczby błędnych prognoz.

W maju 2023 r. tajfun Mawar przyciągnął uwagę świata jako najsilniejszy cyklon tropikalny w tym roku. Według Chińskiej Administracji Meteorologicznej, Pangu-Weather dokładnie przewidział trajektorię tajfunu Mawar na pięć dni przed zmianą kursu na wschodnich wodach wysp Tajwanu.