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6月6日,中国科学院海洋研究所自主研发的全球海洋现象智能预报大模型——“琅琊”海洋大模型2.0版本在青岛正式发布。在1.0基础上,“琅琊”2.0进一步从海洋状态变量预报拓展至复杂海洋现象智能预报,围绕台风、降水、风暴潮、内孤立波、中尺度涡、海冰六类关键现象,开发了6个垂直模型,构建了多场景、体系化的预测能力。“琅琊”2.0怎么来预报海洋天气?
“琅琊”取词《辞海》,意指质地细腻、晶莹剔透如玉石般的珍贵宝物,象征着海洋大模型的珍贵与卓越。两年前,中国科学院海洋研究所的研究团队研发出一款能预报海洋天气的大模型,将它取名为“琅琊”1.0版本。该大模型面向温度、盐度、海流等全球海洋状态变量,实现了未来1至7天的高精度预报,为AI赋能海洋预报奠定了重要基础。中国科学院海洋研究所研究员李晓峰介绍,这些属于海洋要素预报,面向的是专业人员。普通人更关心的是海洋现象预报。
李晓峰:我们海洋预报通常分两种:一种叫海洋要素预报,包括温度、盐度、海流,还有一种就是海洋的现象预报。那么,人们其实更关注的是海洋一些现象的发生,比如说风暴潮、台风、海冰,所以预报的难点是在于海洋现象的预报,而不是在于海洋要素的预报。
今天发布的“琅琊”2.0升级之处就在于直击海洋现象的预报。它围绕台风、降水、风暴潮、孤立波、中尺度涡、海冰六类关键现象,开发了6个垂直模型,构建了多场景、体系化的预测能力。比如在台风预报方面,“琅琊”2.0的台风预报模型融合大气海洋环境场、卫星云图和台风历史演变信息,针对快速增强和突然转弯台风,提升24小时路径与强度预报能力。中国科学院海洋研究所所长王凡进一步解释:
王凡:比如说对台风的预报,我们重点攻克急转弯和快速增强的台风预报。这一类的台风的预报是很难的,而且这个又恰恰是政府决策怎么来采取防灾减灾的措施,老百姓怎么规避风险,怎么保护自己的生命和财产(的重点),他们会关心这个台风到底会不会快速加强,会不会突然转弯。所以这也是我们重点去解决的一个台风预报的难点。
那么,为什么“琅琊”2.0能克服原本预报快速增强和突然转弯台风的难点?王凡表示,基于大模型的深度学习和研究人员对其专业训练,它在这方面取得了极大进步。
王凡:我们把历史上所有的台风,特别是急转弯的台风和快速增强台风的案例,让我们这个系统进行学习,来训练它,让它能够快速地判断在目前大气和海洋的状况下,历史上有多大可能性,它会保持原来的运行轨迹,保持原来的强度,抑或是它会突然地往左往右转弯或者是快速加强。经过这样多轮的迭代训练之后,它就会快速地来判断到底有多大的可能它会突然地转向、突然地加强,而往往这些难预报就是因为在我们现在传统的预报体系里面,这一类过程它往往可能是随机的,并不是某一种确定性的因素来导致的。而人工智能通过深度学习以后,它有可能做到这一点,但是也不能保证100%准确。
此外,“琅琊”2.0中的降水预报模型基于全球降水卫星观测数据,学习降水时空演变特征并预测未来变化,为台风暴雨和极端降水预警提供支撑;风暴潮预报模型覆盖全球台风影响显著岸段,可对400余个潮位站开展实时预报。
那么,针对海上航行、北极航道通行方面,“琅琊”2.0又有什么独特优势?海洋预报大模型的出现将把海洋预报带入怎样的新阶段?继续来听报道。
值得一提的是,面向海上航行和海洋工程安全,“琅琊”2.0拓展了内孤立波和中尺度涡预报能力,开展未来30天演变预报并支持定点查询未来7天速度、振幅等关键参数,同时,实现对全球未来7天气旋涡和反气旋涡的位置、形态结构及半径的演变预测。面向北极航道通行需求,海冰预报模型可实现3公里分辨率下、月尺度以上的北极海冰快速预测,支撑海冰边缘分析、海冰范围统计和航道安全研判。王凡指出,“琅琊”2.0参与国际海冰预测比较计划并在全球20多个模型中排名第一。
王凡:北极海冰正在急剧地减少,但是它有一个季节的变化,比如说它在夏季可能就会融化得比较多,而冬季可能又重新要结冰了,这就是海冰预报的价值所在。基于这个预报,我们可以知道商业航线到底怎么规划,夏季怎么规划,冬季怎么规划。
李晓峰表示,“琅琊”2.0的发布推动海洋预报向更快速、更精细、更可交互方向发展。
李晓峰:2.0最大的升级就是在于我们抓住了海洋现象的本质。我们在基于1.0的基础上,2.0把每一项的海洋现象报得准,这个是直接关系到海洋预报的一个中心问题,就是海洋现象的预报,而不是海洋要素的预报。因为海洋的现象是跟人民生活、国家经济发展最直接相关的,因为它带来很多的灾害,把我们的科学知识更好地用到人民生活和国家经济发展上面去。
王凡认为,“琅琊”2.0的发布,标志着“琅琊”系列大模型在全球海洋状态变量预报基础上,进一步迈向复杂海洋现象智能预报新阶段,使海洋预报从专业变量走向可感知、可应用、可决策的关键场景,将为海洋防灾减灾、航运安全保障、极地航行支撑、全球气候变化应对等提供新的智能化支撑。
王凡:海洋是地球系统的一个重要组成部分,海洋系统科学的一个革命性的变革恰恰是地球系统科学下一轮科学变革的一个重要组成部分,甚至一个重要的体现。因为目前对海洋的认知还是相对比较薄弱,所以海洋改变了,对地球系统的认知也会发生很大的改变。大模型在这里面就是 AI赋能,使得这种变革来得更快和更强。
未来,科研团队将围绕琅琊气候、生态等多学科交叉大模型开展进一步研发,探索海洋智能体建设路径,持续推动琅琊系列大模型从海洋预报工具向海洋智能服务平台拓展升级。
千年之前,距发布地不远的琅琊台曾承担观测星象、历象日月星辰等预报职责,见证了中华民族向海而生、向海而强的历史探索。今天,“琅琊”海洋大模型以人工智能重构海洋认知与预报方式,在新的时代背景下服务海洋防灾减灾、航运安全保障和海洋强国建设。
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