當你正準備享受陽光與海灘時,卻發現熱不可耐;當你滿心歡喜地準備迎接戶外活動的一日,竟因突如其來的傾盆大雨被迫放棄;當你穿上清涼服裝外出感受美好的清晨時,偏偏遇上刺骨的寒風——如此掃興的經歷,你我必然曾經遇過,但從今以後,或許我們不再需要聽「天」由命,因為風烏為天氣預測帶來嶄新突破。
香港中文大學(中大)和上海人工智能實驗室等機構聯合研發了風烏,它是由人工智能驅動的系統,徹底改變預測方式,提高未來多日的天氣預測準確度。
我們非常著眼於錯誤的天氣預報,但其實近數十年的天氣預測技術日趨成熟,準確度不斷提高,惟現有技術利用的超級計算機的處理數據能力比較遜色,尤其難以應對大量高度動態、易失性數據等複雜情況。
風烏突破了現有天氣預報系統的限制,透過人工智能精確地分析複雜的資料。除了獲取及剖析溫度、濕度、風速和大氣壓等資訊,風烏還會處理歷史數據——歐洲中期天氣預報中心為其提供超過半世紀的全球天氣資料,有助增加預測的準確性。
研究結果為氣象科學發展邁出一大步。風烏將預報解析度提高到9 公里 x 9 公里,每一個氣象信息均覆蓋超過 80 平方公里,空間精細度比其他氣象大模型高出七倍。此前,表現最佳的預測系統僅將整個區域綜合進行氣象預報,而風烏及風烏-GHR則提供區域内不同範圍的精細氣象預報,預測達到11及11.25日。
賽馬會「人工智能應用科學與工程」創科實驗室總監及中大信息工程學系教授歐陽萬里教授表示:「大型深度學習模式發揮重要作用。過往我們透過解決物理方程式來預報天氣,風烏則是以人工智能學習物理機制,前者需要10,000 個中央處理單元(CPU)以解決物理方程式,後者的深度學習模型僅需要 一個圖形處理單元(GPU,用於執行特定計算的專用電路),計算速度大大增加。」
風烏將為我們的生活帶來前所沒有的進步,不僅讓我們更輕鬆地安排假期,對不同產業如農業、交通、航空和電力等都有潛在好處。尤其現今越來越多因氣候變化而出現的極端天氣情況及災害,風烏為天氣預報帶來的準確性能讓緊急應變工作更及時和有效,期望能減低因極端天氣及災害造成的人命傷亡。
歐陽教授說,過程中最具挑戰的部分是研發能處理大規模數據的方法,幸獲上海人工智能實驗室為這個研究項目安排研究人員及資源,包括執行相關運算所需的 GPU,令團隊儘花了一年時間研發風烏。
中國氣象局及香港天文台已開始使用風烏預測天氣,他們對風烏的評價相當正面。尤其預測颱風方面,風烏的表現無容置疑,幾乎全球所有地區均需要這個準確預測颱風的功能。Google、Nvidia等科技巨擘亦對風烏感興趣,研究團隊預計未來會有更多地區的天氣預報機構採用這個系統。
研究團隊正研發更強大的系統迭代,冀為使用者提供更高的解析度、速度和準確性。