AI와 기상 예보의 혁명

엔비디아는 최근 새로운 기상 예보 AI 모델을 출시했습니다. 이 모델은 극한 기상 현상에 대한 매우 빠른 예측과 더욱 정확한 위험 예측을 가능하게 한다고 합니다. 이에 따라, AI 모델 FourCastNet 3은 단 64초 만에 15일 동안의 전 세계 기후를 예측할 수 있습니다.

ChatGPT와 유사한 변압기 아키텍처를 기반으로 하는 FourCastNet 3는 수십 년간의 기상 데이터를 학습하여 기류, 기온, 강수량을 정확하게 재현합니다. 이 AI는 지구의 구형을 고려하고 공간적으로 상관된 문제 확률을 정확하게 시뮬레이션하도록 설계되어, 안정적인 스펙트럼을 확보하고 다양한 규모에서 현실적인 역학을 재현합니다.

엔비디아의 기후 시뮬레이션 책임자인 마이크 프리처드는 "AI는 대기 상태를 추정하는 방식, 그 상태에서 예측을 생성하는 방식, 물리학의 한계를 뛰어넘어 더 나은 예측을 하는 방식, 그리고 이전에는 불가능하다고 생각했던 기후 시뮬레이션을 구축하는 방식을 완전히 바꾸고 있습니다."라고 말했습니다.

FourCastNet이 아프리카에서 가장 더운 날을 예측했습니다. (출처: 엔비디아)

마찬가지로, 마이크로소프트(미국)는 '오로라'라는 인공지능(AI) 예보 시스템을 개발했습니다. 이 시스템은 정확도, 속도, 비용 측면에서 기존 예보 방법을 능가하며, 특히 대기 질, 기상 패턴, 열대성 폭풍 모니터링에 효과적이라고 합니다.

Aurora는 위성, 레이더, 기상 관측소, 기후 시뮬레이션 및 예보에서 수집된 백만 시간 이상의 데이터를 기반으로 학습되었습니다. 또한, 추가 데이터를 활용하여 특정 기상 현상을 예측하도록 모델을 미세 조정할 수 있습니다.

놀랍게도 오로라는 2023년에 발생한 모든 폭풍을 정확하게 예측했습니다. 그중에는 태평양 에서 기록된 역대 최대 규모의 피해를 입힌 슈퍼 태풍 '독수리'도 있었습니다. 오로라는 독수리가 필리핀에 상륙하기 4일 전에 정확한 위치와 시간을 예측했는데, 당시 공식 예보에서는 태풍이 대만 북쪽으로 향하고 있었습니다.

그뿐만 아니라, 이 AI 모델은 약 10km²의 해상도로 전 세계 10일 예보의 92%에서 정확도 면에서 세계 표준으로 간주되는 유럽 중기 기상 예보 센터(ECMWF)보다 더 뛰어났습니다.

마이크로소프트 AI 모델, 슈퍼컴퓨터보다 5,000배 빠르게 날씨 예측 (일러스트 사진)

현재 일기 예보는 일반적으로 슈퍼컴퓨터에서 수 시간 동안 처리해야 하는 복잡한 물리 모델에 데이터를 입력하여 이루어집니다. 이와는 대조적으로, Aardvark Weather는 완전히 새로운 접근 방식을 취합니다. 머신 러닝 시스템이 위성, 기상 관측소, 선박, 기상 관측 기구에서 수집된 원시 데이터를 직접 분석하여 복잡한 대기 모델 없이 간단한 하드웨어만으로 예보를 생성합니다.

Aardvark Weather는 여러 장점을 입증했습니다. 기존 시스템에 비해 관측 데이터의 8%만 사용하고, 미국 전역 예보 시스템(GFS)의 성능을 능가하며, 미국 기상청 예보와 유사한 결과를 제공하고, 일반 데스크톱 컴퓨터에서 몇 분 안에 예보를 완료할 수 있습니다. 그러나 Aardvark Weather의 공간 해상도는 현재 다른 시스템보다 낮습니다.

Aardvark Weather의 가장 중요한 응용 프로그램 중 하나는 글로벌 예보를 고해상도 지역 예보로 정제할 자원이 부족한 개발도상국과 지역의 예보 센터를 지원하는 기능입니다.

Aardvark는 단 몇 분 만에 개인용 컴퓨터에서 전 세계 날씨를 예측합니다. (사진: 케임브리지 대학교)

강력한 허리케인이 도시에 접근하는 것과 같은 소규모 기상 현상을 예측하려면 현재 전통적이고 전문적인 예측 모델이 필요합니다.

하지만 일부 AI 모델은 실제 환경에서 테스트되기 시작했습니다. 수십 개국의 기상 예보를 제공하는 유럽 중기 기상 예보 센터(ECMWF)는 Aurora와 자체 AI 모델을 사용하고 있습니다.

보스턴에서 IBM과 매사추세츠 제너럴 브리검 헬스 시스템(Mass General Brigham Health System)은 인구 데이터, 환경 센서, 병원 기록을 기반으로 폭염 시 열 스트레스에 취약한 지역을 예측하는 AI 도구를 테스트하고 있습니다. 이 솔루션은 특히 노령층, 저소득층, 또는 녹지 공간이 부족한 지역에 거주하는 사람들에게 유용합니다.

미국 의회는 국가 차원에서 AI를 홍수 및 폭풍 경보 시스템에 통합하는 방안을 모색하고 있으며, 특히 텍사스와 뉴멕시코에서 발생한 일련의 파괴적인 자연재해 이후 더욱 그렇습니다. Tomorrow.io와 Silurian과 같은 스타트업들은 AI가 48~72시간 전에 자연재해를 예측할 수 있는 능력을 입증하여 재난 예방에 큰 이점을 제공하고 있습니다.

하지만 전문가들은 AI가 물리적 모델을 완전히 대체해서는 안 되며, 오히려 날씨 예보 과정에서 서로 보완하도록 결합되어야 한다고 경고합니다.

응옥 응우옌 (합성)

출처: https://vtcnews.vn/ai-va-cuoc-cach-mang-ve-du-bao-thoi-tiet-ar955276.html