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谷歌推出「先進天氣預報 AI」MetNet-3,號稱預測結果超過傳統實體模型

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發布: 2023-11-04 08:22:12
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谷歌推出“先进天气预报 AI”MetNet-3,号称预测结果超过传统物理模型

11 月3 日訊息,Google研究院與DeepMind 合作開發了最新的天氣模式MetNet-3,以先前的MetNet 和MetNet-2 為基礎,能夠提早24 小時,能夠對全球天氣狀況進行高解析度預測,包括降水、表面溫度、風速、風向和體感溫度

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本站發現,Google提到,MetNet-3 模型已經在行動平台的「Google手機軟體」天氣預報中實裝。

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MetNet-3 模型可以創建「平滑且高精度」的預測,空間解析度可以達到1至4公里,並且以2分鐘為分析區間。經過實驗證明,MetNet-3 的預測能力超越了傳統的物理天氣預報模型,例如傳統的物理基礎模型“NWP(Numerical Weather Prediction)”和“快速刷新模型(HRRR)”都被MetNet-3 所超過

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MetNet-3 在預測天氣上,與其他建立在傳統方法之上的機器學習方法不同,關鍵點在於MetNet-3 直接透過大氣觀測資料進行訓練和評估。研究人員提到,直接觀測的優點在於資料密度及解析度較高。此外,除了繼承先前 MetNet 模式的資料之外,MetNet-3 還新增學習來自氣象站的氣溫、風力測量資料,以嘗試對所有位置進行全方位天氣預測。

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研究人員指出,MetNet-3的關鍵創新在於採用了緻密化技術,以提高天氣預報的準確性和覆蓋範圍

在傳統在物理基礎模型中,天氣預報通常需要經過兩個步驟,分別是資料同化(Data Assimilation)和模擬(Simulation),資料同化是指將實際觀測資料融入模型中,而模擬則是根據這些資料預測天氣。

MetNet-3 中採用緻密化技術,透過神經網路將「資料同化」和「模擬」兩個步驟合併,以實現更快速、更直接的天氣預測。該技術提高了模型獲取和處理數據的效率,並利用神經網路改善了天氣預報的準確性。同時,MetNet-3 模型能夠單獨處理包含等高資訊、衛星資訊和雷達資訊等的每個特定資料流,從而獲得更準確、更全面的天氣預報

此外,採用“直接觀測”的數據作為學習樣本,為MetNet-3 模型帶來基於空間和時間的高分辨率優勢,氣象站和地面雷達站能夠用每隔幾分鐘的頻率,以1 公里的分辨率提供特定位置的測量資料。相較之下,即便是目前世界上最先進的實體模型,也只能每 6 小時產生一次 9 公里解析度的資料,並提供每小時預報。

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而MetNet-3 能夠以短至2 分鐘的時間間隔,有效地處理和模擬收集到的觀測資料,結合緻密化技術、提前時間調節(Lead Time Conditioning)技術與高解析度直接觀測方法,MetNet-3 可產生時間解析度達2 分鐘的24 小時預報,提供使用者更精準且即時的天氣預報資訊。

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此外,MetNet-3 也利用來自地面雷達的降水估計值,與氣象站觀測的天氣資訊相比,其學習資料範圍更廣。因此,無論是風速或降水等方面,MetNet-3 的預測結果都優於業界最先進的實體模型

MetNet-3 的主要價值在於,能夠即時以機器學習技術準確地預測天氣,並在Google的產品上提供天氣預報服務。模型根據不斷蒐集的最新數據,持續地創建完整精確地預報,研究人員提到,這和傳統的物理推理系統不同,更能夠滿足天氣預報的獨特需求。

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來源:51cto.com
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