새로운 AI 날씨 예측 모델이 예측을 혁신할 수 있습니다

기상 예보는 Aardvark라는 획기적인 AI 모델 덕분에 기념비적인 변화의 직전에 있습니다. 케임브리지 대학의 연구원들은 Alan Turing Institute, Microsoft Research 및 European Centre for Medium Range Weather Forecasting(ECMWF)과 함께 이 혁신적인 모델을 개발하여 훨씬 적은 컴퓨팅 전력을 사용하면서도 더 빠르고 정확한 기상 예보를 약속했습니다.

연구는 출판 네이처 저널에 실렸습니다.

전통적으로 날씨 예보는 맞춤형 슈퍼컴퓨터를 활용한 복잡한 다단계 프로세스를 통해 생성되며, 결과가 나오기까지 몇 시간이 걸립니다.

그러나 Aardvark는 이 번거로운 파이프라인을 단일 머신 러닝 모델로 간소화하여 위성, 기상 관측소 및 다양한 센서의 데이터를 처리하여 표준 데스크톱 컴퓨터에서 몇 분 이내에 글로벌 및 로컬 예보를 생성합니다. 이러한 효율성은 잠재적으로 전 세계의 기상 예측 관행을 변화시킬 수 있습니다.

기존 시스템에 필요한 입력 데이터의 10%만 사용하여 Aardvark는 여러 변수에서 미국 국가 전역 예보 시스템(GFS)보다 성능이 우수했으며, 전문 예보자가 분석한 수많은 날씨 모델의 데이터를 전통적으로 통합하는 미국 기상청의 예보 정확도와 일치합니다.

Aardvark의 두드러진 특징 중 하나는 적응성입니다. 간단한 설계 덕분에 아프리카 농업의 기온이나 유럽 재생 에너지 회사의 풍속을 예측하든 특정 산업이나 지역에 맞게 쉽게 사용자 정의할 수 있습니다. 이러한 유연성은 대규모 연구팀이 맞춤형 모델을 개발하는 데 수년간의 작업이 필요한 기존 시스템과 극명하게 대조됩니다.

아르드바크의 잠재력은 특히 개발도상국에 큰 변화를 가져올 수 있는데, 개발도상국은 기존의 날씨 예측 시스템에 필요한 전문성과 계산 리소스가 부족한 경우가 많기 때문입니다.

"Aardvark는 현재의 날씨 예측 방법을 재구성하여 날씨 예측을 그 어느 때보다 더 빠르고, 더 저렴하고, 더 유연하고, 더 정확하게 만들 수 있는 잠재력을 제공하여 선진국과 개발도상국 모두에서 날씨 예측을 혁신하는 데 도움이 됩니다." 연구를 주도한 케임브리지 대학교 공학과의 머신 러닝 교수이자 앨런 튜링 연구소의 날씨 예측 수석 연구원인 Richard Turner가 보도자료에서 밝혔습니다.

케임브리지 컴퓨터 과학 및 기술부의 첫 번째 저자인 Anna Allen은 더 광범위한 적용 가능성을 언급했습니다. "이러한 결과는 Aardvark가 달성할 수 있는 것의 시작일 뿐입니다. 이 엔드투엔드 학습 접근 방식은 허리케인, 산불, 토네이도와 같은 다른 날씨 예보 문제에 쉽게 적용할 수 있습니다. 날씨를 넘어 대기 질, 해양 역학 및 해빙 예측을 포함한 더 광범위한 지구 시스템 예보로 응용이 확장됩니다."

또한 Turner는 협력적 노력을 강조했습니다. "Aardvark는 커뮤니티에서 수십 년간 물리적 모델을 개발하지 않았다면 불가능했을 것입니다. 특히 Aardvark를 훈련하는 데 필수적인 ERA5 데이터 세트를 제공해 준 ECMWF에 감사드립니다."

ECMWF의 머신 러닝 전략 책임자인 매튜 챈트리는 협업의 중요성을 이렇게 표현했습니다. "학계와 산업계가 협력하여 기술적 과제를 해결하고 AI가 제공하는 새로운 기회를 활용하는 것이 필수적입니다. Aardvark의 접근 방식은 모듈성과 엔드투엔드 예측 최적화를 결합하여 사용 가능한 데이터 세트를 효과적으로 활용할 수 있도록 합니다."

Microsoft Research AI for Science의 Bishop은 협력 정신을 강조했습니다. "Aardvark는 AI 날씨 예측에서 중요한 성과를 나타낼 뿐만 아니라 협력의 힘과 연구 커뮤니티를 하나로 모아 의미 있는 방식으로 AI 기술을 개선하고 적용하는 것을 보여줍니다."

사회적 영향에 대해 Alan Turing Institute의 Scott Hosking은 "AI의 잠재력을 발휘하면 정책 입안자, 비상 계획자부터 정확한 날씨 예보에 의존하는 산업에 이르기까지 모든 사람의 의사 결정이 변화할 것입니다. Aardvark의 획기적인 발전은 속도에 대한 것이 아니라 접근성에 대한 것입니다. 날씨 예보를 슈퍼컴퓨터에서 데스크톱 컴퓨터로 전환함으로써 우리는 예보를 민주화하고 이러한 강력한 기술을 전 세계의 개발도상국과 데이터가 부족한 지역에서 사용할 수 있게 할 수 있습니다."라고 말했습니다.

앞으로 앨런 튜링 연구소는 터너가 이끄는 새로운 팀을 구성하여 지구 남부에 Aardvark를 배치하는 방안을 모색하고 이를 고정밀 환경 예측을 위한 광범위한 노력에 통합할 계획이다.

출처: 캠브리지 대학