구글 딥마인드 AI 기상예보관 ‘젠캐스트’ 성능 ”놀랍다“

[아이티데일리] 구글 딥마인드(Google DeepMind)가 현재 기상 예보 기관에서 사용 중인 최고의 시스템보다 더 정확하게 날씨를 예측하는 최고의 인공지능(AI) 모델을 개발했다. 네이처에 따르면 이 모델은 최대 15일 후의 날씨를 예보하며, 수 시간에 달하는 예보 데이터 출력 시간을 단 몇 분으로 단축했다.

딥마인드가 개발한 AI 예보 시스템은 허리케인과 폭염 등 극한의 날씨를 예측하는 세계 최고의 운영 모델인 유럽 중기 기상 예보 센터(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)의 앙상블 모델(ENS)을 성능 면에서 능가한다는 평가다. 연구진은 이 획기적인 발견이 오늘날의 시스템보다 더 빠르고 신뢰할 수 있는 AI 일기 예보 시대를 여는 데 도움이 될 것이라고 밝혔다. 딥마인드는 개발한 시스템을 젠캐스트(GenCast)라고 명명했으며, 그 상세한 내용은 네이처지에 실렸다.

ENS를 포함한 기존 예보는 지구 대기를 지배하는 물리 법칙을 시뮬레이션하는 수학적 모델을 기반으로 한다. 그들은 슈퍼컴퓨터를 사용해 위성과 기상 관측소의 데이터를 분석하는데, 이 프로세스에는 수 시간과 엄청난 양의 컴퓨팅 파워가 필요하다.

반면 젠캐스트는 과거 날씨 데이터로만 학습했으며, 이를 통해 시스템은 기압, 습도, 온도, 바람과 같은 변수 간의 복잡한 관계를 도출할 수 있다. 런던 구글 딥마인드의 일란 프라이스는 개발된 시스템이 물리학 기반 시스템을 능가한다고 자신했다. 프라이스는 "연구팀은 기계학습으로 물리 기반 모델을 따라잡았고 극적인 진전을 이루었다"라고 말했다.

AI 일기 예보는 여러 회사가 새롭고 우수한 모델을 개발하기 위해 경쟁하면서 빠르게 발전했다. 그 중에는 중국 선전의 화웨이와 캘리포니아 산타클라라의 엔비디아가 있다. 올해 초 구글은 물리 기반 모델과 AI를 결합해 기존 모델과 동등한 단기 및 장기 예보를 생성하는 하이브리드 시스템인 뉴럴GCM(NeuralGCM)을 출시했다.

현재까지 출시된 일부 AI 시스템은 ‘결정론적’ 모델로, 단일 예보만 제공하고 예보의 정확성 확률에 대해서는 추정하지 않는다. 반면 젠캐스트는 ‘앙상블’ 예측값, 즉 각각 ​​약간씩 다른 시작 조건에서 생성된 예측값 모음을 생성한다. 과학자들은 이러한 예보를 앙상블로 결합함으로써 최종 예보를 생성하고, 예보된 날씨가 그대로 발생할 확률을 추정한다.

연구팀은 1979~2018년까지의 전 세계 날씨 데이터로 AI를 훈련한 후 2019년 날씨를 예측했다. 정확성을 확인하기 위해 그들은 젠캐스트 예보를 실제 날씨 데이터 및 ENS 예보와 비교했다.

젠캐스트는 '확률적' 예보를 평가하는 데 사용된 점수표에서, 사용된 측정 항목의 97%가 ENS보다 정확했다. 또한 극심한 더위, 추위, 바람, 열대저기압 경로를 예측하는 데 더 뛰어난 성능을 발휘했다. 젠캐스트는 특히 AI 처리 칩에서 8분 이내에 15일 예보를 생성해 속도 면에서 탁월했다.

연구진은 시스템의 기본 코드를 공개하고 '가중치'라는 모델 매개변수를 비상업적 용도로 사용할 수 있도록 제공하고 있다. 프라이스는 코드 공개가 연구를 "민주화"하고 기상 모델링에 대한 대중의 접근성을 높이는 데 도움이 될 것이라고 말했다.

유럽 중기 기상 예보 센터의 매튜 챈트리 연구원은 "코드 공개는 오픈 사이언스에 정말 큰 기여이다. 기상 예보관은 날씨 예보 모델이 극심한 기상 현상에서 어떻게 수행되는지 이해해야 한다. 모델과 데이터를 공개하면 연구 커뮤니티에서 이를 평가할 수 있을 것이다“라고 환영했다.