打造全球首個“強對流領(lǐng)域ChatGPT”！青島海洋產(chǎn)業(yè)掀起AI浪潮
當人們還在為AI將會取代哪些人類重復性勞動崗位爭論不休時，它已經(jīng)向著更具創(chuàng)造力的領(lǐng)域進發(fā)了。
雷雨大風、冰雹、龍卷風等強對流天氣，來去快，破壞性強，在天氣預報界，一直是公認的最難預報天氣類型。在近日舉行的“算力賦能，智慧青島”人工智能計算中心媒體探營(青島站）采訪調(diào)研活動中，記者了解到，這一難題有望被徹底攻克。中國海洋大學聯(lián)合青島人工智能計算中心，把人工智能引入海洋環(huán)境預報，打造全球首個強對流領(lǐng)域“ChatGPT”，未來有望幫助全球?qū)崿F(xiàn)任意區(qū)域2小時內(nèi)強對流臨近預報，進而應用于海上安全、海洋能源開發(fā)與保護、遠洋運輸和海洋漁業(yè)等領(lǐng)域。
這不僅僅是一項重要技術(shù)進展，更意味著，青島作為全國11個人工智能創(chuàng)新應用先導區(qū)之一，相較其他城市，在海洋領(lǐng)域人工智能應用場景中的獨樹一幟。那么，青島的海洋產(chǎn)業(yè)正在與人工智能技術(shù)發(fā)生哪些“化學反應”，人工智能又將會為海洋經(jīng)濟發(fā)展帶來什么呢。
新成果：青島誕生全球首個“強對流領(lǐng)域的ChatGPT”
眾所周知，海上大風、海浪、強對流天氣等對于對海洋軍事、海洋工程、海洋漁業(yè)等海洋生產(chǎn)，以及航行安全、海洋與氣候系統(tǒng)變化等關(guān)系重大，然而，現(xiàn)實預報中，由于既有知識和方法所限，難免出現(xiàn)盲人摸象的情況，對經(jīng)濟生產(chǎn)和社會生活造成影響甚至損失。
眼下，中國海洋大學信息科學與工程學部部長、人工智能研究院院長董軍宇教授和中國海洋大學計算機學院、人工智能研究院張巍副教授正帶領(lǐng)研究團隊專注于瑯琊泊海洋環(huán)境預報大模型的研發(fā)應用，項目針對于海洋環(huán)境預報領(lǐng)域，旨在對海面風場實時訂正、海浪實時訂正、強對流預報等行業(yè)難點進行突破。
“由于強對流天氣發(fā)生的空間尺度和時間尺度都較小，因此對數(shù)值預報模式的時空分辨率要求更高。同時，強對流天氣事件較一般天氣過程而言少很多，可供研究的個例更少，預報難度更大?！?董軍宇告訴記者，為了解決傳統(tǒng)方式下的行業(yè)痛點，“瑯琊泊”的強對流預報模型，一方面引入時空注意力，對時間和空間解構(gòu)分離編碼，解決更長時間的強對流預測，使訓練并行化；使用Transformer增加時空相關(guān)性，構(gòu)建出具有時空特性的強對流類型碼表。另一方面，建立全球首個像素級強對流預報模型Pixel-CRN，使用極少量強對流個例，也能有效構(gòu)建和訓練強對流預報模型。
“瑯琊泊”海洋環(huán)境預報大模型-強對流30 min 預報個例
目前來看，研究進展令人欣喜。據(jù)介紹，基于瑯琊泊海洋環(huán)境預報大模型的海面風場預報、海面波高的實時訂正Service、強對流預警Service等部分研究成果已經(jīng)被集成到國家海洋環(huán)境預報中心、國家氣象局。其中，強對流預報模型已用作京津冀地區(qū)未來天氣分類預報，并正在推進向其他地區(qū)遷移學習。
不止在前端的科研領(lǐng)域，在產(chǎn)業(yè)端，AI也在大顯身手。在青島超藍生物信息科技有限公司，企業(yè)正在進行的芋螺肽方向的神經(jīng)鎮(zhèn)痛類海洋創(chuàng)新藥研發(fā)，采用人工智能輔助藥物設(shè)計，基于已經(jīng)掌握的芋螺數(shù)據(jù)，建立大模型，通過深度學習和算法，自動生成更多的類自然芋螺肽結(jié)構(gòu)新分子，然后跟相關(guān)靶點進行分子對接、分子動力學模擬，從而幫助篩掉一些不具備成藥性的分子，選出效果比較好的分子進入下一步的生物學實驗。
“人工智能與海洋藥物研發(fā)相結(jié)合，有助于加速研發(fā)進程?！逼髽I(yè)市場總監(jiān)王威丹告訴記者，傳統(tǒng)生物學實驗，僅神經(jīng)細胞的生長就需要三個月的時間，同時需要做大量的試錯性、探索性實驗，而通過運用人工智能技術(shù)的虛擬實驗，可以減少試錯次數(shù)，縮短整個實驗時間，并且減少購買細胞、靶點、各種實驗試劑耗材的成本，加快成果輸出。
新基建：“普惠算力”賦能 “智慧海洋”加速進化
數(shù)據(jù)、算法、算力并稱為人工智能三大核心要素。這其中，算力堪稱數(shù)字經(jīng)濟時代的高鐵，對于驅(qū)動人工智能技術(shù)與實體經(jīng)濟融合和高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。信通院編寫的《人工智能核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書》中預測，到2030年，70%的行業(yè)企業(yè)都要用到人工智能技術(shù)，依靠人工智能實現(xiàn)本行業(yè)的智能轉(zhuǎn)型，基本上是現(xiàn)在各行各業(yè)的必修課。換句話說，對于城市而言，算力就是未來經(jīng)濟增長的生產(chǎn)力。
在青島，人工智能與海洋經(jīng)濟的火花四濺，正是算力驅(qū)動的水到渠成。
青島人工智能計算中心，山東省第一個正式投運的人工智能計算中心，2023年2月正式上線運行，首期建設(shè)規(guī)模100P算力，運算速度達每秒十億億次。據(jù)了解，中心基于昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺建設(shè)，由嶗山區(qū)屬國有平臺——青島高科產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司全資子公司青島芯算科技發(fā)展有限公司負責運營。
同時，為了確保算力與場景的精準對接，在運行機制上，華為生態(tài)團隊提供輔助運營服務，“一方面是管理運營好計算中心的基礎(chǔ)設(shè)施，另一方面是向青島區(qū)域提供各項人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務?！睋?jù)華為現(xiàn)場工作人員介紹，業(yè)界已經(jīng)將人工智能定義為一種通用技術(shù)，作為通用技術(shù)，人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵在于易于獲取、價格普惠、隨用隨取的算力，在青島人工智能計算中心，AI算力已經(jīng)像水、電一樣，成為一種新型的城市公共資源，面向社會提供普惠公共算力和人工智能應用創(chuàng)新等服務。
“為了有效利用數(shù)據(jù)，捕獲海洋數(shù)據(jù)中可能存在的遙相關(guān)關(guān)系，需要提高模型容量?！倍娪罡嬖V記者，以團隊目前正在研究的北極全域亞公里級全模態(tài)數(shù)據(jù)為例，一個快照的數(shù)據(jù)量可達800GB，而整個模型的參數(shù)是數(shù)以億計的，這對于數(shù)據(jù)處理能力要求極高?！皶N騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺支持自動化數(shù)據(jù)并行和模型并行，為超大規(guī)模海洋模型的訓練和部署提供了可靠的平臺支撐?！?北極海冰大模型未來將提升北極海冰及其它海洋條件的實時預報能力，實現(xiàn)首個基于人工智能的北極海冰亞公里級預報系統(tǒng)的業(yè)務化運行，相比于傳統(tǒng)數(shù)值模擬預報在預報精度和預報時延上分別提升10%和降低20%以上，為北極科考、航運、勘探提供決策依據(jù)，建立北極海域的高分辨率數(shù)字孿生，為北極領(lǐng)域的科學研究提供全面而準確的數(shù)據(jù)支持。
政策與技術(shù)雙重驅(qū)動下，青島人工智能計算中心目前的算力可謂供不應求。探訪當日，記者在計算中心的智能運營平臺上看到，100P的算力資源占用率已超82%。
“從我們了解情況來看，青島地區(qū)的科研院所、高校以及頭部企業(yè)，對于大模型的構(gòu)建需求非常踴躍，這都需要大量的算力來支撐模型訓練?！睋?jù)介紹，截至2023年6月20日，青島人工智能計算中心已與目前已與海爾、海信、中車四方、自然資源部第一海洋研究所、中國海洋大學等50多家頭部企業(yè)和科研機構(gòu)、高校，面向智慧海洋、平安城市、智慧交通、工業(yè)質(zhì)檢、智能制造、智慧電力六大領(lǐng)域，實現(xiàn)了70多個算法模型創(chuàng)新，孵化了120多個場景化解決方案。通過算力集群來賦能產(chǎn)業(yè)集群，助力青島千行百業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
新動能：彎道超車 “ＡＩ＋海洋”引領(lǐng)全球創(chuàng)新
自2019年以來，工信部在全國開展國家人工智能創(chuàng)新應用先導區(qū)建設(shè)工作，旨在促進人工智能和實體經(jīng)濟深度融合，濟南-青島首批入選。截至目前，已經(jīng)發(fā)布了十一個人工智能創(chuàng)新應用先導區(qū)，除濟南-青島外，還包括上海(浦東新區(qū))、深圳、北京、天津(濱海新區(qū))、杭州、廣州、成都、南京、武漢、長沙。
應用場景，人工智能從新技術(shù)轉(zhuǎn)化為新增量的關(guān)鍵?？v觀各個先導區(qū)，也在不斷出臺政策，深挖應用潛力，助跑未來賽道。
如，北京發(fā)布《促進通用人工智能創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》，推動探索在政務服務、醫(yī)療、科研、金融、自動駕駛、城市治理等領(lǐng)域示范應用；武漢提出，進一步拓展智能制造、智能建造、智慧教育、智慧醫(yī)療等重點領(lǐng)域應用場景；深圳發(fā)布《深圳市加快推動人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應用行動方案》，推進“千行百業(yè)＋AI”，鼓勵金融、商務、工業(yè)、交通等行業(yè)企業(yè)基于人工智能技術(shù)對現(xiàn)有生產(chǎn)、服務和管理方式進行升級。
反觀青島，海洋經(jīng)濟優(yōu)勢毋庸置疑。2022年，青島完成生產(chǎn)總值5014.4億元，占全市GDP的比重為33.6%，占全省、全國海洋生產(chǎn)總值比重分別為30.8%和5.3%，總量穩(wěn)居全國沿海同類城市第一位。如今，基礎(chǔ)優(yōu)勢疊加AI賦能，青島各類海洋應用場景如虎添翼，不僅在各先導區(qū)中極具辨識度，更可能誕生彎道超車的新技術(shù)、新應用。
“白龍浮標”是自然資源部第一海洋研究所自主研發(fā)的國內(nèi)首套6000米級錨系浮標系統(tǒng)，是深海氣候觀測的重要支撐平臺。近期，利用青島人工智能計算中心昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺的邊緣計算等技術(shù),白龍浮標正在進行智能化升級。
基于昇騰AI的白龍智能化浮標首次下水海試
自然資源部第一海洋研究所正高級工程師寧春林告訴記者，目前在太平洋、大西洋、印度洋有140余個深海浮標站位，但我國的站位仍然非常少，高昂的建站成本是一個重要原因，而人工智能技術(shù)應用可顯著降低成本。例如，在浮標端，通過邊緣計算可以提取重要信息進行衛(wèi)星實時傳輸，從而節(jié)省大量非必要原始數(shù)據(jù)的實時傳輸，因此降低浮標站位信息傳輸成本；利用人工智能算法對浮標視頻監(jiān)控數(shù)據(jù)分析，可以有效識別浮標站位周邊船和人并及時進行預警和現(xiàn)場取證，從而大幅降低可能的人為破壞所造成的浮標系統(tǒng)和數(shù)據(jù)損失。此外，智能化白龍浮標還可利用浮標水下高速相機和人工智能算法現(xiàn)場識別和分類海洋浮游生物，該技術(shù)是目前在國際該研究領(lǐng)域中的一項重要創(chuàng)新。
人工智能產(chǎn)業(yè)是青島市重點發(fā)展的十大新興產(chǎn)業(yè)之一。去年以來，青島搶抓國家人工智能創(chuàng)新應用先導區(qū)建設(shè)機遇，加快推進人工智能和實體經(jīng)濟深度融合發(fā)展，全面開放應用場景，營造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，持續(xù)推動人工智能產(chǎn)業(yè)做強做優(yōu)做大。
米塔碳智能科技有限公司CEO、浙江大學特聘研究員王彬告訴記者，團隊研發(fā)的璞云-海洋氣象大模型，主要應用于功率預報，因為看好青島的人工智能算力基礎(chǔ)和海洋經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿?，以及當?shù)卣恼叻龀?，企業(yè)已經(jīng)決定在青島嶗山區(qū)設(shè)立分部，加速從研發(fā)到應用的落地推進。
據(jù)悉，青島人工智能計算中心坐落在青島市人工智能產(chǎn)業(yè)園。青島市人工智能產(chǎn)業(yè)園總占地面積2000余畝，于今年2月份開園。未來，瞄準建設(shè)全國一流的人工智能創(chuàng)新應用先導區(qū)目標，發(fā)力算力服務支撐供給地、軟硬件融合創(chuàng)新策源地、產(chǎn)業(yè)智能化應用引領(lǐng)地3大主攻方向和信創(chuàng)硬件制造、復雜算法軟件研發(fā)、模型訓練與數(shù)據(jù)服務3條新興賽道，深度拓展智慧家居、工業(yè)智能、智慧城市、智慧金融、生命健康、空天地海6大應用場景，努力打造人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心承載區(qū)。
風口財經(jīng)記者 王好
