賴斯大學(xué)的工程師已經(jīng)創(chuàng)建了一個(gè)深度學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以自我學(xué)習(xí)，從而可以在最短五天之前使用有關(guān)當(dāng)前天氣狀況的最少信息來準(zhǔn)確預(yù)測(cè)極端天氣事件，例如熱浪。

具有諷刺意味的是，賴斯的自學(xué)“膠囊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”使用一種天氣預(yù)報(bào)的模擬方法，使計(jì)算機(jī)在1950年代過時(shí)了。在訓(xùn)練期間，它會(huì)檢查數(shù)百對(duì)地圖。每張圖都顯示了五公里高處的表面溫度和氣壓，每對(duì)都相隔數(shù)天顯示了這些狀況。培訓(xùn)包括產(chǎn)生極端天氣的場(chǎng)景-擴(kuò)展的冷熱天氣可能導(dǎo)致致命的熱浪和冬季風(fēng)暴。經(jīng)過培訓(xùn)，該系統(tǒng)能夠檢查以前未曾見過的地圖，并以85%的準(zhǔn)確度對(duì)極端天氣進(jìn)行五天預(yù)報(bào)。

賴斯的Pedram Hassanzadeh是在線發(fā)表的關(guān)于該系統(tǒng)的研究的合著者，他說，隨著進(jìn)一步的發(fā)展，該系統(tǒng)可以用作天氣預(yù)報(bào)員的預(yù)警系統(tǒng)，并且可以作為一種工具來了解有關(guān)導(dǎo)致極端天氣的大氣條件的更多信息。本周在美國地球物理聯(lián)合會(huì)的《地球系統(tǒng)建模進(jìn)展雜志》上。

自1950年代基于計(jì)算機(jī)的數(shù)字天氣預(yù)報(bào)(NWP)出現(xiàn)以來，日常天氣預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性一直穩(wěn)步提高。但是，即使有了改進(jìn)的大氣數(shù)值模型和更強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)，NWP也無法可靠地預(yù)測(cè)極端事件，例如2003年法國和2010年俄羅斯的致命熱浪。

賴斯機(jī)械工程以及地球，環(huán)境和行星科學(xué)的助理教授哈桑扎德(Hassanzadeh)表示：“可能我們需要更快的超級(jí)計(jì)算機(jī)才能以更高的分辨率求解數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模型的控制方程式。”“但是，由于我們不完全了解極端天氣模式的物理?xiàng)l件和先兆條件，因此，無論我們投入多少計(jì)算能力，這些方程也可能不完全準(zhǔn)確，并且它們也不會(huì)產(chǎn)生更好的預(yù)測(cè)。在。”

2017年底，哈桑扎德(Hassanzadeh)及其研究合著者和研究生Ashesh Chattopadhyay和Ebrahim Nabizadeh決定采用另一種方法。

“當(dāng)您收到這些熱浪或冷風(fēng)時(shí)，如果查看天氣圖，您通常會(huì)發(fā)現(xiàn)噴流中有些怪異的行為，異?，F(xiàn)象，例如大浪或不動(dòng)的高壓系統(tǒng)。全部”，哈桑扎德說。“這似乎是一個(gè)模式識(shí)別問題。因此，我們決定嘗試將極端天氣預(yù)報(bào)重新制定為一種模式識(shí)別問題，而不是數(shù)值問題。”