谷歌开发了高度精准的AI增强型天气模拟器 - 彭博社

访客在加利福尼亚州山景城的谷歌海湾景观园外拍照。

摄影师：Mike Kai Chen/BloombergCenterPoint的辅助队伍正在德克萨斯州休斯顿恢复电力线路，时间是7月11日。摄影师：Danielle Villasana/Getty Images一种新的、AI增强的模拟器可以与传统天气预报的准确性相匹配，还可以推断大气层因气候变化而变暖的程度。这个模拟器可能会导致天气和气候建模工具的开发，这些工具所需的计算能力仅为今天所需的一小部分，这是由谷歌领导的研究团队提出的观点。这项研究于周一发表在Nature上。

温度上升

谷歌的混合AI工具模拟温度上升至少与模型一样好

来源：谷歌研究

通过将标准物理驱动模型与机器学习工具相结合的混合方法，该团队避免了仅使用AI的实验中出现的问题，谷歌研究项目负责人Stephan Hoyer说。“我们真的试图拆解这个黑匣子，而不是只有一个纯粹的AI模型，”他说。

彭博社绿色哈里斯被视为比拜登更强硬的石油行业对手巴黎奥运会前热浪袭来，希腊部分地区遭受火灾特朗普胜选不会阻止电动汽车过渡，ChargePoint首席执行官表示意大利转向法国核能以缓解热浪天气和气候模型是从当地电视气象员到调查人类可能使世界变暖程度的气候科学家都在使用的工具。如今的气候模型是将地球系统的主要部分一起设置为软件的物理模型：大气、海洋、陆地和冰。

这些模型可以更有信心地捕捉大尺度的气候和天气系统，而不是局部现象。云、降雨和龙卷风发生在如此小的尺度上，以至于一般方程无法描述它们。科学家通常根据真实世界数据来估计这些现象，并将它们作为“参数”编程到模型中。

实验模型NeuralGCM依赖于现有的大气环流模型（GCMs）来模拟大尺度物理过程，并采用一种称为神经网络的机器学习方法来估计较小尺度的特征。

“因此，我们能够构建一个模型，当您将其运行到未来更长时间，甚至延伸到数年或数十年时，它会更加稳定并提供更可靠的结果，”霍耶说。

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德克萨斯A&M大学大气科学教授R. Saravanan称这是“大气建模和长期天气预测的重要进展，但不一定是气候预测的巨大飞跃。”

混合模型存在局限性。它只能模拟大气中的升温，而不能模拟海洋、陆地或冰层中的升温。传统模型能够模拟地球系统的所有主要元素。新方法还不能让研究人员改变大气中的温室气体水平，这是现代气候模型的核心功能。研究人员使用海表温度而不是排放量作为改变大气的指标。

Saravanan表示，这项工作可能在预测亚季节和季节尺度的天气方面特别有用。他说，如果这种方法能够扩展到包括海洋，那么它可能对研究厄尔尼诺和拉尼娜天气模式的研究人员有所帮助。

研究人员正在开发NeuralGCM中的一个功能，用于生成提前一年的 飓风预测，如果被证明有用，这可能有助于人们为风暴做好准备并建设适应基础设施，Hoyer说。

飓风贝瑞尔登陆后，德克萨斯州萨金特被洪水包围的房屋，拍摄于7月8日。摄影师：Eddie Seal/Bloomberg机器学习大气模型比标准模型快得多，需要的计算能力也更少。其中一个，GraphCast，也是由Alphabet Inc.的Google开发的，有5417行代码，而美国政府模型有376,578行代码。关于Neural GCM，Hoyer说：“你可以在笔记本电脑上运行它。”

机器学习并不能替代物理学，一位气候科学家对新的结果提出了警告。“没有任何途径可以让你到达未来的气候，而不经过当前的气候模型，” 美国宇航局戈达德太空研究所所长加文·施密特（Gavin Schmidt）说。

科学家通常估计全球变暖可能来自温室气体污染的数量是一个范围，反映了气候的混乱性质。这在天气预报中也是一样的，当气象学家说有，例如，40% 的降雨几率。基于物理的模型能够聚焦于这种混乱并限制世界对高温可能如何做出反应。但是，由于AI模型并没有直接计算物理学，施密特说，它们无法捕捉预测中固有的、不可避免的模糊性。

新模型最明显的进步可能是超越仅使用机器学习（ML）的气候模拟。

“乍一看，神经GCM听起来像是纯ML模型的一个重大进步，” Saravanan说。“实际上，情况正好相反 — 这篇论文突出了纯ML方法的局限性。”

该项目是谷歌更大的人工智能推动的一部分，作者指出他们的混合物理-AI方法可能支持材料科学、蛋白质折叠和工程等其他领域的努力。AI已经在谷歌产生了另一个影响：高耗能的AI计算使其温室气体排放量在五年内增加了48%。

飓风贝瑞尔袭击美国第四大城市休斯敦后，该地区仍有数千人在一周后仍然没有电力。现在有两个因素正在成为解释这场强大但可预测风暴造成如此大破坏的重要原因：休斯敦主要公用事业公司CenterPoint Energy Inc.的工人短缺，以及该公司对沿着电线杆和电力线生长的植被的管理有限。

与近十几位专家进行的访谈，包括电网可靠性顾问、监督机构和学者，以及来自维修人员的公开申报和报告，揭示了负责为美国第四大城市供电的公用事业公司面临的挑战。