Ein Team aus Informatikern bei Microsoft Research AI for Science hat in Zusammenarbeit mit je einem Kollegen von der JKU Linz, einem weiteren von der Poly Corporation und einem weiteren von der Universität Amsterdam ein „bahnbrechendes Grundlagenmodell“ entwickelt, wie Microsoft es in seiner Pressemitteilung beschreibt: ein System namens Aurora, mit dem sich weltweit schneller als mit herkömmlichen Systemen Wetter- und Luftverschmutzungsvorhersagen treffen lassen.
Die Gruppe hat eine Papier Sie beschreiben ihr neues KI-System und wie gut es im Vergleich zu herkömmlichen Wettervorhersagemodellen auf der arXiv Preprint-Server.
Herkömmliche computergestützte Wettervorhersagesysteme laufen normalerweise auf Supercomputern, da sie auf mathematischen Formeln basieren, die riesige Datenmengen verarbeiten. In jüngerer Zeit haben mehrere Gruppen (wie DeepMind und Nvidia) einen anderen Ansatz gewählt: Sie verwenden KI-basierte Anwendungen, die viel weniger Zeit zum Ausführen benötigen.
Im Rahmen dieses neuen Projekts hat Microsoft in Zusammenarbeit mit seinen Forschungspartnern ein Wettervorhersagesystem entwickelt, das herkömmlichen Systemen in nichts nachsteht, aber nur wenige Minuten dauert. Darüber hinaus kann es den Grad der globalen Luftverschmutzung vorhersagen.
Das System mit dem Namen Aurora verwendet 1,3 Milliarden Parameter und wurde mit Millionen von Stunden an Daten aus sechs Klima- und Wettermodellen trainiert. Es kann 10-Tage-Vorhersagen für jeden Teil der Welt machen. Es kann auch verwendet werden, um die Größe und Schwere einzigartiger Wetterereignisse wie Hurrikane vorherzusagen.
Microsoft beschreibt es als ein System, das aus „flexiblen 3D-Swin-Transformern mit Perceiver-basierten Encodern und Decodern“ besteht. Die Technologie ermöglicht es, eine Vielzahl atmosphärischer Daten zu verwenden, wie etwa Windgeschwindigkeit, Luftdruck, Temperatur und sogar Treibhausgaskonzentrationen. Und das, so behaupten die Forscher, ermöglicht es dem System, Muster zu erkennen, die sonst nicht sichtbar wären – Muster, die zu vorhersehbaren Ergebnissen führen können.
Einzigartig unter den Funktionen von Aurora ist die Fähigkeit, den Grad der Luftverschmutzung für jedes beliebige Stadtgebiet auf der ganzen Welt vorherzusagen – und zwar so schnell, dass es als Frühwarnsystem für Orte dienen kann, an denen gefährliche Schadstoffwerte drohen.
Eine solche Fähigkeit, so das Team, könnte eine neue Ebene der Vorhersage in bislang unterversorgte Gebiete bringen, wie etwa Städte in Entwicklungsländern.
Das Forschungsteam kommt zu dem Schluss, dass Auroras Vorhersagen in Vergleichstests ähnlich genau waren wie die von Standardsystemen, die heute auf Supercomputern laufen. Allerdings räumen sie ein, dass noch weitere Tests nötig sind, um die wahre Genauigkeit ihres Systems zu ermitteln.
Mehr Informationen:
Cristian Bodnar et al, Aurora: Ein grundlegendes Modell der Atmosphäre, arXiv (2024). DOI: 10.48550/arxiv.2405.13063
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