荔枝新闻专稿  记者/王晟 夏天

　　4月22日是“世界地球日”。这一天，在南京信息工程大学的剧场里，几队年轻人轮流上台，汇报他们是如何用人工智能技术“算计”地球的。

　　这是阿里巴巴达摩院、国家气候中心、国家海洋环境预报中心、阿里云天池平台等联合举办的业界首个AI气候预测大赛决赛的现场。

　　决赛的6支队伍，是从全球2849支参赛队伍中脱颖而出的选手，他们聚焦的是如何用AI 预测世界性难题——“厄尔尼诺-拉尼娜现象预测”，而这种频频出现在新闻中的地球海洋大气异常现象，正是近年来伴随着全球变暖，在各地造成旱涝失常，极端天气增多的重要推手，对自然环境和人类经济生活带来的影响不言而喻。

　　AI+气候，能给地球测算出什么？

　　什么是厄尔尼诺？什么是拉尼娜？

　　厄尔尼诺现象，是指热带太平洋中、东部的海水温度大范围异常偏高，而拉尼娜现象正相反，它意味着同样区域的海水温度大范围异常偏冷。

厄尔尼诺和拉尼娜现象的海温监测图

越红温度越高，越蓝温度越低

来源：百度百科

　　厄尔尼诺和拉尼娜，仿佛一对儿让人头疼的“兄妹”，总是“你方唱罢我登场”，交替出现。

　　科学家们在过去几十年的长期研究发现，它们俩一“调皮”，意味着海水冷热失调，直接影响到海洋和大气循环，进而导致各地洪涝、干旱、高温、雪灾等极端灾害的发生，给人类造成重大损失。

2020年夏孟加拉国遭遇的重大洪涝灾害  来源：视觉中国

　　所以，准确预测厄尔尼诺-拉尼娜现象，成为防范气候灾害的关键。过去学界使用的地球动力学模式，对厄尔尼诺等现象的预测，在时间上不够长，只能预测不到1年的时间；在空间上又比较模糊，难以对现象涉及的范围做更精确的预测。

　　最近几年，随着人工智能技术的跨越式发展，AI成为解决气候预测难题的新途径。

　　被誉为气象界“黄埔军校”的南京信息工程大学，是全球最早探索“AI+气候预测”的科研单位。2019年，该校罗京佳教授发表的论文登上《Nature》期刊，首次在业界证明了AI预测气候的能力超越了传统模式。他提出的卷积神经网络（CNN）模型，能提前 18 个月预测厄尔尼诺，同时准确率超过80%。

　　而在这次AI气候预测大赛决赛中，预测厄尔尼诺-拉尼娜现象，就成为参赛选手们共同面临的挑战。

参赛选手介绍研究成果

　　他们测算：未来两年全球气候会这样

　　据介绍，本次AI气候预测大赛，探索对厄尔尼诺现象进行长达2年的年际预测，挖掘AI新算法。大赛共吸引到海内外2849支队伍参赛，其中13支队伍研发的AI算法模型成绩超越了《Nature》论文模型的39.2分，意味着比原模型取得更长周期、精准度更高的厄尔尼诺预测结果。

　　在4月22日的决赛中，西安交通大学桑维光等同学的团队，采用了一种全新的分离时空提取模型，交替使用CNN和TCN方法提取时空特征，更有效地降低参数量和过拟合风险，最后结果显示，他们的新方法在参赛队伍中表现优异，效果很好，最终他们取得了冠军。

　　南京信息工程大学计算机与软件学院的参赛团队“AILab”采用了一种“无监督时空预测模型”，有效提高数据利用率，将预测时间提升至2年，整体性能超出《Nature》论文的模型。

参赛选手介绍研究成果

　　这些参赛的队伍也用他们研发的AI算法，大胆地对未来两年全球气候进行了预测。结果显示，未来大概率不会出现厄尔尼诺和拉尼娜现象，全球或将迎来难得的两年气候平稳期。

　　当然，这只是这些年轻人们尝试的预测，不能作为正式的气候预报。但如果计算准确，这将预示着今年夏季长江流域出现洪涝灾害几率低，我们还有可能在今年岁末将迎来一个暖冬。

比赛现场评委们在台下提问

　　决赛现场，6支决赛队伍轮流上场侃侃而谈，数据、模型、算法以及各种气象学和人工智能专业的英文缩写，让外行人听得云里雾里，却让台下的学者、专家们频频点头，并且在提问环节热烈互动。

　　南京信息工程大学教授、博士生导师耿焕同欣慰地说，自己的学生们通过参与这次大赛，学习新能力，尝试解决实际问题。“用人工智能技术解决气候预测的问题，涉及到学科交叉，而这种交叉正是培养人才，孕育创新的路径。”他希望同学们通过比赛审视自己，便于为今后的学习发展做好规划。

　　大赛优质模型 或将用于未来气象预警

　　当日，决赛结果揭晓，来自西安交通大学、南京信息工程大学、南京大学的参赛团队从全球2849支参赛队伍中脱颖而出，夺得前三名。

　　据介绍，此次AI气候预测大赛的2849支队伍分别来自17所国外高校、75所国内高校、18个国内研究机构以及43家企业。大赛的优质模型将用于国家气候中心、国家海洋环境预报中心等机构，为未来极端天气提供预警信息。

　　比赛结束后，现场的专家学者们，也深入探讨了人工智能与大气科学结合，将如何造福人类和地球。

　　国家最高科学技术奖获得者、中科院院士曾庆存现场指出，人工智能与大气科学的结合大有可为，希望未来研究人员能把大气科学规律和方法更好地与AI结合，要敢于为世人、为世界之先，创造出最好的人工智能。

最高科学技术奖获得者曾庆存院士

　　中科院院士王会军表示，近年因全球气候异常带来的灾害频发，要求科研人员必须从新技术、新角度寻求突破。人工智能正给气象科学带来新机遇，特别是在对全球和区域气象数据的获取和使用、极端气候和灾害的预测预报两方面，应用前景非常广阔。

　　国家海洋环境预报中心副主任凌铁军表示：“在海洋预报与预测领域，仍然有很多科学与理论问题尚未完全解决，AI正是解决这些问题的重要手段。”

　　就在4月19日，世界气象组织（WMO）发布《2020年全球气候状况》报告。报告记录了气候系统多个指标的变化，包括温室气体浓度、不断上升的陆地和海洋温度、海平面上升、冰川消融和极端天气等，并强调了这些变化对经济社会发展、迁移和流离失所、粮食安全以及陆地和海洋生态系统的影响。

　　所以，当天世界气象组织秘书长佩蒂瑞·塔拉斯发来视频，祝贺大赛的举办，同时表示，人工智能已成为地球预警系统和多灾害预警服务的基本方法，其创新及应用是WMO及成员实现可持续发展目标、解决未来科学问题的最重要领域之一。

　　本次大赛的主办方之一，阿里巴巴达摩院视觉智能实验室负责人徐盈辉介绍，他们去年发布的天、空、地多源数据精准分析平台AI Earth，可实现短期或邻近天气预测能力，预测3小时内1公里网格空间的降水信息。这次比赛中，达摩院为选手们准备了数据，提供相应的计算资源，希望借此带动高校和科研机构，一起突破全球性的科学难题。

　　徐盈辉表示，希望今后能与更多有好奇心，有新鲜视角，以及跨界背景的年轻人加入，一起探索如何用AI 做中长期气象乃至气候预测。

　　（本文比赛现场图片来源：大赛组委会，文本系荔枝新闻专稿，拒绝删改）