氣象署AI 2|合作輝達打造CorrDiff模型 助天氣預報又快又準(獨家)

生活
2024/10/16 07:32
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【記者王良博/台北報導】人工智慧(AI)也能預測颱風路徑!先前輝達(NVIDIA)執行長黃仁勳訪台時,透露輝達與中央氣象署合作,在數位孿生地球「Earth-2」當中,採用名為CorrDiff的新型生成式AI模型。CorrDiff是氣象署提供4年份的台灣周邊天氣資料,給輝達進行訓練的成果,CorrDiff可以在短短幾分鐘內,就把較為粗糙的天氣預報資料變得更細緻,讓天氣預報更為準確,目前CorrDiff產出的資料,已能提供給預報員參考。

氣象署科技發展組組長張保亮,說明AI技術對預估颱風路徑的用途。李柏毅攝
氣象署科技發展組組長張保亮,說明AI技術對預估颱風路徑的用途。李柏毅攝
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AI技術把天氣預報「降尺度」

針對輝達與氣象署合作的Earth-2以及CorrDiff,氣象署科技發展組組長張保亮表示,黃仁勳先前在演講當中,展示出一個漂亮的孿生地球,就是Earth-2概念,Earth-2是一個雲端平台,包含大數據、AI演算法、孿生地球等,而CorrDiff則是Earth-2裡面的AI演算法之一。

張保亮說,CorrDiff是氣象署與輝達的合作成果,氣象署提供了過去四年在台灣周邊的數值天氣預報資料,讓輝達訓練CorrDiff。

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黃仁勳先前來台時,曾介紹孿生地球Earth-2。資料照片,林林攝
黃仁勳先前來台時,曾介紹孿生地球Earth-2。資料照片,林林攝

對於CorrDiff的用途,張保亮指出,CorrDiff能藉由AI技術,把比較粗糙的網格天氣預報「降尺度」,變成比較高解析度的天氣預報資料,可讓預報結果比較精確,就如同把一張模糊的照片,變得比較清晰。

張保亮秀出CorrDiff的成果,一張常見的台灣周邊氣象預報圖片,原本是一格一格的畫面,經過CorrDiff「降尺度」之後,預報資料從原本的解析度25公里變成解析度2公里,的確變得比較清楚,對於哪些地方會受到風雨影響,也較為明確。

張保亮解釋,CorrDiff能增加氣象預報資料的解析度。李柏毅攝
張保亮解釋,CorrDiff能增加氣象預報資料的解析度。李柏毅攝
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高解析度讓預報更準確

為何天氣預報的解析度提高,能有助預報更準確?張保亮解釋,以數值天氣預報模式中的全球模式來看,普遍解析度是25公里,但台灣的範圍大小加上地形複雜,25公里解析度的預測資料太過模糊,如果用CorrDiff把25公里解析度的預測資料,變成2公里解析度資料,就可以看到比較清晰的天氣訊號,例如說颱風周遭風場結構會更清楚,就能更精準預報。

他也舉例,以今年7月侵襲台灣的凱米颱風來說,若以25公里解析度的預報資料來看,無法掌握颱風登陸前夕帶來的風力,而2公里解析度的資料就能讓小區域的風力預報更為準確。

2分鐘取代超級電腦3小時工作

不僅是讓天氣預報的解析度更高,張保亮指出,把25公里解析度的天氣預報資料,變成2公里解析度,就算不靠AI也能以超級電腦完成,可是,時間得花上2到3小時,反倒CorrDiff只要約1到2分鐘就可完成。

驚人的速度所言不假,氣象署科技發展組副研究員劉正欽示範操作CorrDiff時,只見他先把25公里解析度的資料,用電腦取出數百個CorrDiff系統進行降尺度所需要的變數,耗時不到1分鐘,接著把資料放進CorrDiff系統,僅過了幾秒,就產出了解析度更高的預報資料。

氣象署的超級電腦(圖)也可以做到讓天氣預報的解析度更高,但速度較慢。陳卓邦攝
氣象署的超級電腦(圖)也可以做到讓天氣預報的解析度更高,但速度較慢。陳卓邦攝

劉正欽說,天氣預報的資料單位,是以每個小時有一筆資料來計算,每筆資料CorrDiff要花約1.5秒,才能完成降尺度的工作,假設以12小時的天氣預報資料來看,大概需要18秒。

不過,張保亮強調,CorrDiff等AI模型在訓練階段,需要大量算力,超級電腦可提供AI需要的算力資源,CorrDiff無法取代超級電腦。

AI預測颱風路徑表現傑出

對於目前CorrDiff是否能應用於實際的天氣預報,張保亮說,現在仍在測試階段,還需要評估實際效果,不過,經過CorrDiff降尺度的較高解析度天氣預報資料,已經會提供給氣象預報中心的預報員參考。

值得注意的是,除了CorrDiff,目前氣象署的天氣預報,也納入許多不同的AI預報模式,作為參考。

氣象署氣象預報中心科長林伯東表示,近年氣象署開始把不同AI模式所做的預報,也提供給預報員參考。林伯東舉例,在7月的凱米颱風移動路徑預測上,AI工具預測的路徑,與實際路徑相當接近,表現比歐洲模式的預測更佳。

林伯東指出,近年氣象署開始把不同AI模式所做的預報,也提供給預報員參考。李柏毅攝
林伯東指出,近年氣象署開始把不同AI模式所做的預報,也提供給預報員參考。李柏毅攝

氣象預報員難被AI取代

然而,AI在天氣預報上表現良好,卻不代表能取代氣象預報員的工作。張保亮強調,預報員在進行天氣預報的時候,要看大量的觀測資料以及預報的結果,搭配大氣科學的知識,做出最後的結果,AI提供的資訊,只是預報員參考資訊的其中一部分,還是需要預報員做綜合判斷。

林伯東也認為,預報員與AI工具是相輔相成,可藉由工具精進預報,但還是得由預報員來詮釋這些資料。 

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