原標題：徹底變天??最新AI天氣模型登Nature正刊，完勝傳統天氣預報??
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全球頂尖天氣預報系統被AI擊敗

近日，Google DeepMind 發布了名為 GenCast 的新型概率天氣預報模型，其在性能和速度上超越了當前世界頂尖的中期天氣預報系統，尤其是歐洲中期天氣預報中心的集合預報（ENS）。GenCast 能在僅 8 分鐘內生成未來 15 天的全球天氣預測，涵蓋超過 80 個地表和大氣變量。

傳統天氣預報的挑戰

傳統的天氣預報主要依賴數值天氣預報（NWP）方法，通過求解大氣動力學方程進行預測。然而，NWP 方法存在不確定性，且計算速度較慢。雖然集合預報能夠提供更準確的概率分布，但仍面臨較大的誤差和復雜的工程執行問題。

GenCast 的創新與優勢

GenCast 是一種基于機器學習的天氣預報方法，利用數十年的再分析數據訓練而成。與傳統方法相比，GenCast 在 1,320 個目標中，有 97.2% 的預測結果更為穩健，尤其在極端天氣、熱帶氣旋軌跡和風力發電的預測上表現更佳。該模型生成的概率預報不僅更精準，而且在捕捉空間和時間依賴性方面也優于 ENS。

GenCast 模型的工作原理

GenCast 使用條件擴散模型，通過對復雜數據的概率分布進行建模與生成。模型通過迭代細化過程，從初始的噪聲狀態生成未來天氣狀態，以此提供多種可能的天氣情景。這種方法使得生成的天氣軌跡集合能夠真實反映天氣的動態變化。

未來展望與改進方向

盡管 GenCast 已表現出優越的性能，研究人員表示仍有進一步改進的空間，包括提升分辨率以支持更多應用。通過使用操作數據進行微調，將有助于進一步提高模型的性能。

結論

GenCast 的發布標志著天氣預報領域的一次重大進步，展現了尖端生成式人工智能方法在復雜系統中的應用潛力。隨著技術的不斷發展，天氣預報的準確性和效率將顯著提升，為關鍵決策提供更有力的支持。

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