今天讲谷歌的新发明，造福人类的大好事啊。这个事儿还是谷歌跨界干的，那就是用人工智能AI，搞了个天气预报系统出来。这个系统有多厉害呢？比现在最厉害的天气预报系统，欧洲中期天气预报中心的高分辨率预报模型（HRES）还要厉害得多，9月份就提前9天精准预报了飓风“李”的行进路线和登陆时间、登陆地点，把气象学家们都给看傻了！而HRES只提前了6天，并且准确性还不高。
你可能兴趣就来了，这个系统既然这么牛，它是如何做到的呢？未来会给我们带来什么好处呢？你这个提问就很有水准了，以前不是有笑话说吗？天气预报就是气象专家们坐在一起开会，大家举手表决决定今天是什么天气，这是笑话天气预报不准的，那时候人们茶余饭后闲聊，或者两个人尬聊，从来不愁找不到话题，调侃天气预报你们总能找到共同语言。
不过你发现没有？现在不知不觉中，似乎已经没有人说什么天气预报不准了，反而出门都要看手机，今天是什么天气，要不要带雨伞，这就说明人们对天气预报的信心越来越大了。
但你想过没有？如果你要结婚，肯定还是想定个好日子的，阳光灿烂，亲朋好友欢聚一起，祝福你们白头偕老，早生贵子，回忆起来一辈子都会觉得温馨幸福。但要是定了个下雨的日子，肯定就觉得晦气倒霉了，所以中长期天气预报非常重要。尤其是要举办重大活动、大型运动会什么的，当然全球性的就不说了，可以拿炮把雨提前打下来，保证晴空万里，但不那么重要的呢，主办者肯定希望定个好天气吧。
所以现在的情况就是短期天气预报很准了，但长期的还是不行，你想邀约几个朋友几天后一起出去玩，看天气预报心里肯定还是忐忑不安，患得患失，生怕老天到时候出难题。这是什么原因呢？
这就要说到我们现在的天气预报系统了，用的是数值天气预报模型（NWP），就是把当前天气塞给超级计算机，让它根据流体动力学、热力学和其他大气科学原理，来模拟即将发生的变化，通过各种复杂的方程来预测未来。听起来高端大气上档次，但却是个笨办法，大力出奇迹，乱拳打死老师傅，说白了就是从地表附近空气分子的实际状态出发，根据分子的运动和碰撞来计算未来天气会怎样。
这就有点像著名的拉普拉斯妖，19世纪法国著名数学家拉普拉斯坚信，理论上你只要知道宇宙中某个时刻所有原子的确切位置和动量，就能够用牛顿定律来计算它们任意时刻的位置和动量，从而推知宇宙过去未来的所有过程。也就是说，宇宙中所有一切都已经注定了，不管过去还是未来，当然包括你的一生，是不是一下子就觉得寡然无味了。你要是在上帝视角看，宇宙就完全是死的，所有东西在世界线上都是固定死的，亿亿万万年恒久不变，每天看着如此无聊的世界，我真怀疑上帝老人家能活多久。
但好在后来量子力学兴起，发现微观层面粒子是不确定的，我们不可能同时测到它的位置和动量，自然也就无法准确推知宇宙的过去或未来了，离得越远越不准确。这就和现在的天气预报系统，用超级计算机算天气一样，近一点的可以算准，越远误差越大，10天后的天气就只有鬼知道了。而且几百台计算机组成的超算，耗时费力还成本高，不是谁都用得起的，人家欧洲有钱，科技发达，所以才建成了目前世界上最好的高分模型HRES。
那么谷歌新发明的系统是怎么回事呢？这个系统叫GraphCast，利用机器学习和图神经网络来处理数据，简单来说，就是谷歌把过去40年的历史气象数据，包括全球卫星、雷达、气象站的数据给它喂进去，没有数据的，就把各种数值天气预报模型生成的数据喂给它，让它自己消化训练后，重建一个全球40年来的历史天气记录。
然后你要预测的时候，就把现在和6个小时前的天气状态给它丢进去，它就会比较历史数据，通过机器学习，预测后6个小时的天气会怎样，然后又把这个数据反馈给自己，预测下一个6小时，就这样滚动操作，一直进行下去。根据研究人员的说法，它只要不到1分钟，就能算出未来10天的天气状态，这还只是用了一台谷歌的TPUv4计算机，而HRES那几百台计算机组成的超算，要用几个小时才算得出来。
那你肯定就很关心了，你谷歌一台计算机1分钟，人家几百台计算机几个小时，你能有人家算得准吗？好不好看疗效，准不准看论文，谷歌团队11月14日发表在《科学》杂志上的数据显示，在个验证目标中，GraphCast预测的准确性，90%都比全球最好的HRES高。对于6-20公里对流层的预测，准确率竟然高达99.7%。这简直是预测天气的神器啊！
不仅如此，在预警风暴、大气河、极冷极热等极端天气事件上，GraphCast也是完全碾压HRES，比如9月份的热带气旋“李”登陆加拿大新斯科舍省，GraphCast就提前9天，准确预测了“李”的运动路径及登陆时间和地点，而HRES只能提前6天，不确定性还更大。
所以谷歌毫不客气地吹嘘说，GraphCast已经是世界上最准确的全球10天天气预报系统了，是全球天气预报的转折点。那么GraphCast究竟有多强大呢？看看这张图你也要瞠目结舌了，GraphCast把地球按照每0.25个经纬度，也就是28公里x28公里的分辨率，将全球划分成多万个网格，可以在每个网格内，37个不同的海拔高度处，提供温度、风速、湿度、降水、气压、位势等6个变量的预测数据，也就是说从1米、2米、3米、5米、10米一直到0米高度的天气，都可以准确地预测，立体无死角，这下气候狂魔再也嚣张不起来了，气象专家是不是也要失业了呢？还是挺怀念那些举手表决的日子啊。
最狠的是，谷歌还把这个系统给开源了，并将集成到各种系统中，进行即时天气预报，这就意味着谁都可以用它去准确预测天气了，这是要对气象工作者赶尽杀绝啊，以后都去搞直播卖雨伞吧。美国和欧洲中期天气预报中心已经在试验这个模型了，或许很快我们就可以在手机上，查看10天后准确的天气预报了，要结婚的朋友可以做好准备了。
谷歌预计这个系统将让数十亿人受益，并拯救生命免受风暴和极端天气的伤害。不仅如此，谷歌还希望通过开发新工具和加速研究，让GraphCast了解更广泛的气候模式，帮助国际社会应对人类面临的最大环境挑战——气候变化。
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