能预测15天后的天气？谷歌AI气象预报员“GenCast”来了

想象一下。 假设您正在策划两周后在户外举行的一场珍贵的家庭婚礼，或者是一场有数万人参加的大型地方节日。最大的担忧无疑是“天气”。“万一下雨怎么办？如果突然遭遇酷暑，那就危险了……”这种担忧。到目前为止，气象预报在一周后准确性就会大幅下降，两周后的天气实际上是属于“听天由命”的范畴。但现在，谷歌 DeepMind 推出的新 AI 气象预报员 GenCast 来了，旨在为我们排忧解难。

为什么这很重要？

气象预报不仅仅是决定早上是否要带伞。毫无预兆而来的飓风、破纪录的高温或突如其来的强风，都会造成巨大的人员伤亡和沉重的经济损失。GenCast 具备了提前 15 天 就能非常精确地预测这些极端天气现象风险的能力 [来源标题]。

特别是对于国家或地方政府来说，如果能提前几天获知飓风的路径，就能赢得下达疏散令或安装防护墙等“黄金时间” [来源标题]。此外，太阳能和风能等可再生能源受天气影响极大，通过 GenCast 制定能源供应计划，可以实现更高效的运营 [来源标题]。事实上，已经证明 GenCast 在预测极端气温变化或强风方面，始终能提供比现有系统更高的经济价值 [来源标题]。

通俗易懂：GenCast 的两大秘诀

GenCast 是如何比以前的模型更聪明地预测天气的呢？其秘密主要在于两项创新技术。

1. “五十个人的智慧胜过一个独断的专家”（集合模型）

传统的气象预报模型主要是 确定性（Deterministic） 方式。简单来说，就是在计算海量数据后，给出一个单一的结果，比如“明天下午 2 点将准确降雨 0.5 毫米”。这就像一位气象学家盲目相信自己的计算并给出唯一答案 [来源标题]。

相比之下，GenCast 使用的是 概率性（Probabilistic） 模型。这被称为“集合（Ensemble，同时运行多个预测模型并比较结果的方式）”，GenCast 为了进行一次预报，会同时模拟 50 种以上不同的情景 [来源标题]。

比喻来说，就是让 50 位专家各自预测未来，然后综合他们的意见。如果 50 人中有 45 人说“两周后很有可能发生台风”，我们就能获得更立体、更具参考价值的信息。我们甚至能预见到可能发生的“最坏情况”。

2. “将雾中的景象变为清晰的高清照片”（扩散模型）

GenCast 使用了一种名为 扩散（Diffusion-based） 模型的独特技术 [来源标题]。这与 Midjourney 或 DALL-E 等最新图像生成 AI 使用的技术原理相同。

最初，数据处于团块状的模糊噪声状态（不确定的大气状态），但 AI 根据学习的大量历史气象数据，分步骤地精确消除这些噪声。这一过程就像雕刻家从粗糙的石块中雕刻出精美的雕像一样，最终绘制出分辨率高达 0.25 度的精密气象图 [来源标题]。

现状：超越“气象预报的终极挑战”

GenCast 的性能已正式获得学术界巅峰期刊 《自然》(Nature) 的认可 [来源标题]。

更令人惊讶的是实际测试结果。GenCast 与目前被评价为全球最准确的 欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 的 ENS 系统 正面交锋，并判定获胜 [来源标题]。从具体指标来看，在 15 天预报测试中，GenCast 在高达 97.2% 的情况下表现优于传统方式 [来源标题]。

这意味着，人工智能已成功克服了长期以来被视为气象学标准的“数值天气预报（Numerical Weather Prediction，利用计算机模拟物理定律的方式）”的局限性 [来源标题]。

未来会怎样？

我们现在不再会抱怨“天气变幻莫测，难以预料”，而是会问：“在 AI 提出的 50 个情景中，最可能的风险是什么？”

GenCast 将改变我们的未来：

• 更快更准的警报：提前一周以上掌握台风或飓风的路径，从而大幅减少人员伤亡 [来源标题]。
• 产业现场的创新：在确定农作物播种时间、优化船舶航线以及稳定运营电网等天气敏感行业中，节省天文数字般的成本 [来源标题]。
• 系统的风险管理：不仅仅是说“会热”，而是通过具体的概率指标，如“发生致命热浪的概率为 85%”，来保护市民的安全 [来源标题]。

GenCast 正在开启气象预报的新纪元。现在，15 天后的天气也不再仅仅是“听天由命”的范畴，而是我们可以提前预防和管理的领域。

AI 的视角

气象预报就像是解决数据与物理定律之间复杂的谜题。在这一过程中，GenCast 充分发挥了超越人类极限的 AI 强大的统计分析能力。这种通过“集合”这一智慧协作方式解决不确定性的技术，有望成为保护面临气候变化巨大挑战的人类最坚实的盾牌。

参考资料

1. GenCast 以前沿精度预测天气及极端条件风险…
2. 机器学习概率天气预报 - Nature
3. GenCast 以前沿精度预测天气及极端条件风险…
4. GenCast：基于扩散的中期天气集合预报
5. 走进谷歌 GenCast：了解气象预报中的 AI
6. 谷歌 AI 提升天气准确性 - LinkedIn
7. GenCast：重塑气象预报的新 AI 模型
8. GenCast 预测天气及极端条件风险…
9. 谷歌 DeepMind 的 GenCast 提供更好的气象预报

10. [谷歌 GenCast：AI 气象预报的新时代

    Communeify](https://www.communeify.com/en/blog/google-gencast-ai-weather-prediction-revolution/)

11. 谷歌 DeepMind 通过 AI 驱动的 GenCast 重塑气象预报… - The Watchers
12. GenCast 以前沿精度预测天气及极端条件风险…
13. 生成式人工智能及其对天气和气候风险管理的影响
14. 谷歌推出 GenCast 气象 AI - The Story Thailand

事实核查摘要

• 已核查主张：19
• 已验证主张：18
• 结论：通过