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《NVIDIA GPU助力氣候模型實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè).doc》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫(kù)。
1、NVIDIAGPU助力氣候模型實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè) 對(duì)于未來(lái)數(shù)十年氣候變暖的幅度，全球?qū)＜业念A(yù)測(cè)結(jié)果并不完全一致。有些專家預(yù)測(cè)，到2100年氣溫會(huì)上升3攝氏度或更多。另一些專家則認(rèn)為，氣溫的變化幅度為1.5度。造成這種差異的主要原因可能會(huì)令人驚訝，即云。 “其中的不確定性因素與我們?cè)陬A(yù)測(cè)模型中如何處理‘云’這一變量密切相關(guān)?！备鐐惐葋喆髮W(xué)地球與環(huán)境工程系副教授PierreGentine表示?！ entine及其同事開(kāi)發(fā)了一個(gè)深度學(xué)習(xí)模型，以解決這一影響氣候預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度的難題?！ ∪?/p>
2、何捕捉到云并將其“穩(wěn)住”？ 2015年，氣候?qū)＜遗c世界各國(guó)的領(lǐng)導(dǎo)人共同起草了《巴黎協(xié)定》，目標(biāo)是將本世紀(jì)全球平均氣溫上升幅度控制在2攝氏度以內(nèi)（相對(duì)于前工業(yè)化時(shí)期的水平）。一旦超過(guò)這一臨界點(diǎn)，干旱、海平面上升等現(xiàn)象就會(huì)加劇，且多個(gè)動(dòng)物物種可能會(huì)面臨滅絕?！ entine指出，被屢屢提及的“2攝氏度”指的是全球平均值，包括海洋之上的升溫幅度，而這些地方實(shí)際上并沒(méi)有人類居住。這也是許多不同氣候模型的平均值?！ ∮捎跉夂蚰Ｐ捅仨毮軌虼致怨浪愠霏h(huán)境的某些特征，并且每個(gè)計(jì)算團(tuán)隊(duì)的計(jì)算方式又略有不同，所以
3、最終導(dǎo)致各種預(yù)測(cè)之間出現(xiàn)差異。 氣候模型看起來(lái)就像是一個(gè)布滿網(wǎng)格的地球。網(wǎng)格上的每一個(gè)單元格都代表了一塊約為50到100平方公里的表面積。根據(jù)由Gentine合著的一篇論文，這種分辨率對(duì)于解釋“云”這樣的小特征影響因素來(lái)說(shuō)還不夠精確（云的跨度通常只有幾百米）?！ 】茖W(xué)家們依賴于數(shù)學(xué)近似法或參數(shù)化來(lái)了解一個(gè)地區(qū)的平均云量，以及何種云層將會(huì)加濕或加熱大氣層。 根據(jù)研究人員對(duì)云物理特性的不同描述，它們可能在最終的模型中表現(xiàn)得明亮、或陰沉、或暗淡。這會(huì)產(chǎn)生很大的不同，因?yàn)檩^為明亮的云會(huì)向大氣中反射更多
4、的熱量，從而降低大氣溫度。 與預(yù)測(cè)全球氣溫會(huì)升高1攝氏度的模型相比，一個(gè)預(yù)測(cè)升高3攝氏度的模型呈現(xiàn)出的云量可能會(huì)更少，或者云更陰暗。 更為精確的云層解析模型會(huì)使用顯示更為細(xì)膩的分辨率，但是其帶來(lái)的計(jì)算量也會(huì)十分龐大。所以，此模型的計(jì)算能力必須非常強(qiáng)大，才可以讓研究人員將其應(yīng)用于全球氣候模型當(dāng)中，用于預(yù)測(cè)未來(lái)更長(zhǎng)時(shí)間的氣候變化?！ ∩疃葘W(xué)習(xí)為準(zhǔn)確預(yù)測(cè)帶來(lái)一線希望 為了解決這一問(wèn)題，研究人員選擇了一個(gè)分辨率高達(dá)一平方英里的云層解析模型，并涵蓋了各種各樣的云層數(shù)據(jù)?！ ∪缓螅麄兝眠@些精細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)
5、一個(gè)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了為期六個(gè)月的訓(xùn)練，并將該深度學(xué)習(xí)解決方案引入了現(xiàn)有的氣候模型，取代了先前的云層效果近似計(jì)算。 Gentine表示，使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來(lái)表示云層提升了氣候模型的準(zhǔn)確度。除氣溫估算外，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還為降水極值提供了更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)，而大多數(shù)現(xiàn)有模型目前還達(dá)不到這一點(diǎn)?！ ×硗?，還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)是，該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)比原來(lái)的氣候模型便宜8倍之多?！ ⊙芯咳藛T使用了多種NVIDIAGPU，包括TeslaP100和K80加速器。雖然他們?cè)陂_(kāi)始時(shí)使用了TensorFlow軟件庫(kù)，但后來(lái)不得不將代碼轉(zhuǎn)換為Fortra
6、n，這是一種經(jīng)典大型氣候模型所使用的語(yǔ)言?！ entine表示，其目標(biāo)是提高氣候預(yù)測(cè)的能力，從而在全球范圍內(nèi)更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)區(qū)域氣候影響。這些詳細(xì)數(shù)據(jù)對(duì)于減災(zāi)工作和基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)劃起到至關(guān)重要的作用?！ 爱?dāng)我們討論全球氣溫升高2攝氏度時(shí)，這并不意味著德克薩斯的氣溫不會(huì)升高4度，”他說(shuō)道，“我們極其需要這種準(zhǔn)確的局地估算。”
