Google работает над AI-моделями прогнозирования погоды последние несколько лет, и GenCast — это ее последняя система прогнозирования с «точностью на уровне современных достижений».
GenCast — это диффузионная модель, подобная тем, что используются в инструментах генерации изображений, видео и музыки, но «адаптированная к сферической геометрии Земли и обучающаяся точно генерировать сложное вероятностное распределение будущих сценариев погоды при получении в качестве входных данных самого последнего состояния погоды», которое будет поставляться традиционными методами.
Предыдущая модель Google (GraphCast 2023 года) «предоставляла единственную, наилучшую оценку будущей погоды». В сравнении, GenCast «включает ансамбль из 50 или более прогнозов, каждый из которых представляет собой возможную траекторию погоды».
Ансамблевый прогноз выражает неопределенность, делая несколько прогнозов, представляющих различные возможные сценарии. Если большинство прогнозов показывают, что циклон ударит в один и тот же район, неопределенность низкая. Но если они предсказывают разные места, неопределенность выше. GenCast обеспечивает правильный баланс, избегая как преувеличения, так и преуменьшения уверенности в своих прогнозах.
На практике, по словам Google, GenCast «предоставляет лучшие прогнозы как повседневной погоды, так и экстремальных явлений, чем ведущая операционная система — Европейский центр среднесрочных прогнозов погоды (ECMWF) ENS, — на срок до 15 дней вперед».
Google обучил GenCast на исторических данных о погоде до 2018 года, а затем протестировал его на данных 2019 года. Из 1320 комбинаций «GenCast был точнее, чем ENS, по 97,2% этих целей и по 99,8% при сроках более 36 часов». Он также лучше предсказывает экстремальную жару и холод, а также высокие скорости ветра:
Теперь рассмотрим тропические циклоны, также известные как ураганы и тайфуны. Возможность получать более качественные и передовые предупреждения о том, куда они обрушатся на сушу, бесценна. GenCast обеспечивает превосходные прогнозы траекторий этих смертоносных штормов.
Примечательно, что для создания 15-дневного прогноза со всеми возможностями требуется 8 минут на одном Google Cloud TPU v5. Существующие системы требуют «часов работы на суперкомпьютере с десятками тысяч процессоров».
Google сделал GenCast открытой моделью, предоставив код и веса уже сегодня.
Вскоре мы опубликуем прогнозы GenCast и предыдущих моделей в реальном времени и исторические данные, что позволит любому желающему интегрировать эти погодные входные данные в свои собственные модели и рабочие процессы исследований.