2月29日上午,国家自然科学基金委员会发布了2023年度“中国科学十大进展”,主要分布在生命科学和医学、人工智能、量子、天文、化学能源等科学领域。分别为:
其中,位居首位的“人工智能大模型为精准天气预报带来新突破” 由华为云计算技术有限公司完成。
2023年7月,国际顶级学术期刊《自然》(Nature)杂志刊登了华为云盘古大模型研发团队的研究成果《三维神经网络用于精准中期全球天气预报》,报告了业内“首个在中长期气象预报上精度超过传统数值预报方法的AI模型”。该论文第一作者为清华大学钱学森力学班2016级本科生、现为华为云主任工程师的毕恺峰(25岁)。
毕恺峰
人工智能大模型为精准天气预报带来新突破
盘古气象大模型的三维神经网络结构天气预报是国际科学前沿问题,具有重大的社会价值。
现有数值天气预报范式源于20世纪50年代,即通过超算平台的大规模计算来求解大气运动偏微分方程组,实现对未来天气的预报。近些年使用该传统方法提升预报水平面临越来越大的挑战。
华为云计算技术有限公司田奇、毕恺峰、谢凌曦等基于人工智能技术,提出了一种适配地球坐标系统的三维神经网络,能够有效处理天气数据中的复杂过程,并通过层次化时域聚合策略来有效减少迭代误差,成功实现了精准的中期天气预报。
盘古气象大模型的三维神经网络结构
在 1979-2017年全球天气再分析数据上训练后,构建了盘古气象大模型。该模型能够预报7天内的地表层和13个高空层的温度、气压、湿度、风速等气象要素,并将全球最先进的欧洲中长期天气预报中心(ECMWF)集成预报系统的预报时效提高了0.6天左右,在热带气旋的路径预报误差相较于ECMWF预报系统降低了25%。该模型仅需10秒即可完成全球7天重要气象要素的预报,计算速度较数值方法提升1万倍以上。该研究展示了人工智能和大数据在解决天气预报问题上的突破。
关于“中国科学十大进展”
“中国科学十大进展”遴选活动由科学技术部高技术研究发展中心(科学技术部基础研究管理中心)牵头组织,自2005年启动以来,至今已成功举办19届,旨在宣传我国重大基础研究科学进展,激励广大科技工作者的科学热情和奉献精神,开展基础研究科学普及,促进公众理解、关心和支持基础研究,在全社会营造良好的科学氛围。
本次活动由近100位相关学科领域专家从600多项科学研究成果中遴选出30项成果,在此基础上邀请包括中国科学院院士、中国工程院院士在内的2100多位基础研究领域高水平专家对30项成果进行投票,评选出10项重大科学研究成果,经国家自然科学基金委员会咨询委员会审议,最终确定了入选2023年度“中国科学十大进展”的成果名单。