近日，谷歌旗下的DeepMind團隊發布了一項革命性的AI氣象預測技術——GenCast模型，該技術能夠提前15天提供精準且快速的天氣預報，其預測準確度甚至超越了歐洲中期天氣預報中心（ECMWF）的ENS系統。
天氣狀況對每個人的生活都有著深遠的影響，從日常決策到安全保障，再到生活方式的選擇，無一不受其影響。隨著氣候變化的加劇，極端天氣事件頻發，準確可靠的天氣預報變得比以往任何時候都更加重要。然而，天氣預報始終存在一定的不確定性，尤其是對未來幾天的預測更是難以捉摸。
為了應對這一挑戰，科學家和氣象機構通常采用概率集合預報方法，即利用模型預測一系列可能的天氣情景，而非單一確定的預報。這種方法比依賴單一預報更為實用，因為它能為決策者提供更全面的信息，包括未來幾天和幾周內可能出現的天氣狀況以及每種情景的可能性。
傳統的天氣模型主要建立在確定性天氣模型之上，僅提供對未來天氣的單一最佳估計。而GenCast則采用了全新的方式，它是一種擴散模型，屬于生成式AI的范疇，這種模型在圖像、視頻和音樂生成等領域已經取得了顯著的進展。GenCast的獨特之處在于，它能夠適應地球的球面幾何形狀，并學習準確生成未來天氣情景的復雜概率分布。
為了訓練GenCast，DeepMind團隊使用了ECMWF ERA5檔案中四十年的歷史氣象數據，包括溫度、風速、氣壓等變量。模型直接從這些數據中學習全球天氣模式，分辨率高達0.25°。在Google Cloud TPU v5的強大算力支持下，GenCast只需8分鐘即可生成一個15天的天氣預報，且集合中的每個預測都可以并行生成，計算速度遠超傳統物理模型。
在性能評估方面，GenCast表現出色。使用2018年前的數據訓練，2019年的數據測試，GenCast在1320種不同變量和提前時間的組合測試中，準確率超過ENS的97.2%。特別是在提前36小時以上的預測中，準確率更是高達99.8%。GenCast在預測極端高溫、低溫和強風等方面也持續優于ENS，并能更準確地預測臺風/颶風的路徑。
以臺風“海貝思”的路徑預測為例，GenCast的預測結果更為準確，為防災減災提供了有力的支持。這一技術的突破不僅提升了天氣預報的準確度，還為應對氣候變化帶來的挑戰提供了新的解決方案。
GenCast的成功不僅在于其技術上的創新，更在于它所帶來的實際應用價值。隨著技術的不斷發展和完善，相信GenCast將在未來的天氣預報領域發揮更大的作用，為人們的生活和決策提供更加精準和可靠的信息。
