NVIDIA黃仁勳「地球-2」計畫：用AI、高速運算預測氣候

人工智慧和數位孿生將激發氣候研究創新的下一波浪潮，NVIDIA的GPU對全球正在使用的天氣模型產生了重大影響。NVIDIA執行長黃仁勳近日在地球虛擬化引擎計畫柏林峰會（the Berlin Summit for the Earth Virtualization Engines initiative）主題演講分享，人工智慧和高速運算將協助研究人員實現突破性的氣候研究成果。

黃仁勳說，NVIDIA與氣候研究人員和政策制定者合作的Earth-2計畫，並概述氣候研究人員實現研究目標所需的三個奇蹟；包含能以高解析度快速模擬氣候、能預先計算大量數據、和用NVIDIA Omniverse以互動方式視覺化所有數據。

全球氣候研究機構也正追求高能源效率，NVIDIA的GPU對全球正在使用的天氣模型產生了重大影響，可將效能提升至24倍、改善能源效率並降低成本與空間需求。與傳統方法相比，NVIDIA基於人工智慧的天氣預測模型FourCastNet提供具有準確性，且速度更快、能效更高。

特別是隨著暴風雪、颶風和熱浪等嚴重天氣事件增加，突顯對準確天氣預報的迫切需求，人工智慧和加速運算將能提供幫助。

超過180個天氣模擬中心採用強大的高效能運算(HPC)基礎架構來處理傳統數值天氣預測(Numerical Weather Prediction，NWP)模型。其中包括歐洲中期天氣預報中心 (European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF)，透過983040個CPU核心運行，以及英國氣象局的超級電腦，使用超過150萬個CPU核心，耗電量為2.7兆瓦。

全球對能源效率的推動促使人們重新思考高效能運算系統的設計。利用GPU強大功能的超級運算，提供了一種有前景且節能的替代方案，可以加快運算速度。

NVIDIA的GPU對全球正在使用的天氣模型產生了重大影響，包括歐洲中期天氣預報中心、馬克斯普朗克氣象學研究所（Max Planck Institute for Meteorology）、德國氣象局和國家大氣研究中心 (German Meteorological Service and the National Center for Atmospheric Research)的天氣模型。

瑞士國家氣象和氣候辦公室（MeteoSwiss）數值預測單位主管Oliver Fuhrer表示：「為了在電力預算限制內實現可靠的天氣預測和氣候預測，我們依賴演算法的改進和硬體，在這方面，NVIDIA的GPU是CPU的替代方案。」

研究人員現在面臨的挑戰是在物理建模和機器學習之間取得最佳平衡，以生成更快、更準確的氣候預測。歐洲中期天氣預報中心上月發布的一個部落格描述這種混合方法，該方法依賴於機器學習進行初始預測，並利用物理模型進行資料生成、驗證和系統優化。

這種透過加速運算實現的整合，有機會在天氣預報和氣候科學方面取得重大進步，從而開啟一個高效、可靠和節能預測的新時代。

與傳統方法相比，NVIDIA基於人工智慧的天氣預測模型FourCastNet提供具有競爭力的準確性，且速度更快、能效更高。FourCastNet能迅速生成為期一周的預報，並生成大型整合模型（或起始條件略有變化的模型），以實現高信度的極端天氣預測。