現(xiàn)在可以提前兩周準(zhǔn)確預(yù)測地球?qū)α鲗?我們大氣層的最低水平)中的臭氧水平，這比目前只能提前三天準(zhǔn)確預(yù)測臭氧水平的系統(tǒng)有了顯著改進(jìn)。休斯頓大學(xué)空氣質(zhì)量預(yù)測和建模實驗室開發(fā)的新人工智能系統(tǒng)可以改進(jìn)控制高臭氧問題的方法，甚至有助于解決氣候變化問題。
“這是非常具有挑戰(zhàn)性的。以前沒有人這樣做過。我相信我們是第一個嘗試提前兩周預(yù)測地表臭氧水平的人，”UH 自然科學(xué)學(xué)院大氣化學(xué)和人工智能深度學(xué)習(xí)教授 Yunsoo Choi 說。數(shù)學(xué)。研究結(jié)果在線發(fā)表在科學(xué)期刊《科學(xué)報告-自然》上。
臭氧是一種無色氣體，在正確的位置和數(shù)量上有幫助。作為地球平流層(“臭氧層”)的一部分，它通過過濾來自太陽的紫外線輻射來進(jìn)行保護(hù)。但是當(dāng)?shù)厍虮砻娓浇某粞鯘舛群芨邥r，它對肺和心臟是有毒的。
“臭氧是一種二次污染物，它會對人類產(chǎn)生不良影響，”博士生 Alqamah Sayeed 解釋說，他是 Choi 實驗室的研究員，也是該研究論文的第一作者。接觸會導(dǎo)致喉嚨刺激、呼吸困難、哮喘，甚至呼吸道損傷。有些人特別容易受到影響，包括非常年輕的人、老年人和慢性病患者。
臭氧水平已成為每日天氣報告的常見部分。但與天氣預(yù)報不同，天氣預(yù)報可以合理準(zhǔn)確地提前 14 天，而臭氧水平只能提前兩三天進(jìn)行預(yù)測——直到這一突破。
預(yù)測的巨大改進(jìn)只是這項新研究故事的一部分。另一個是團(tuán)隊如何做到這一點。傳統(tǒng)預(yù)測使用數(shù)值模型，這意味著研究是基于大氣中氣體和流體運動的方程。
對于崔和他的團(tuán)隊來說，這些限制是顯而易見的。數(shù)值過程很慢，獲得結(jié)果的成本很高，而且精度有限。“在前三天后，數(shù)值模型的準(zhǔn)確性開始下降，”Choi 說。
研究團(tuán)隊在開發(fā)機(jī)器學(xué)習(xí)算法時使用了獨特的損失函數(shù)。損失函數(shù)通過將決策映射到相關(guān)成本來幫助優(yōu)化 AI 模型。在這個項目中，研究人員使用一致性指數(shù)(稱為 IOA)作為 AI 模型相對于傳統(tǒng)損失函數(shù)的損失函數(shù)。IOA 是對預(yù)期與實際結(jié)果之間差距的數(shù)學(xué)比較。
標(biāo)簽： 人工智能
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