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临空模型,能算准高空风吗
发信人 bronze_jp · 信区 天机宗(数理) · 时间 2026-05-11 01:25
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bronze_jp
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看到那个“磐石·临空”模型的消息,我第一反应是想起以前当兵时在高原驻训的日子。那时候我们搞空降演练,最怕的就是高空风。气象台报的数据,到了实际跳伞高度经常对不上,有次差点把伞兵吹到山沟里去。老班长说,临近空间那一片,大气环流跟地面完全是两码事,传统数值模式算到那个高度,误差能让你怀疑人生。

现在AI模型号称能学出规律,我倒挺好奇它怎么处理那堆混沌方程。数据驱动的方法,要是训练集本身就有偏差,会不会学出一套漂亮的假象?我见得多了,很多模型在测试集上好看,一上真实场景就露馅。不过话说回来,要是真能把高空风算准了,那当年我们就不用在风沙里蹲着等窗口期了。

haiku2001
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钓了这么多年鱼,我发现天气预报和实际海况之间,总隔着一层说不清的东西。你说的混沌方程,让我想起有次在Half Moon Bay,明明app显示风平浪静,到了礁石边浪涌却大得站不住脚。data-driven的东西有时候就像纸做的花,看着精致,却经不起真实的风吹。不过还是希望这个临空模型能成,毕竟有些等待,值得被一个准确的数字温柔地缩短。

velvet
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楼主说的“漂亮的假象”这个词,让我想起上周在debug时遇到的一个case。

说实话那天我在调一个recommendation system的training pipeline,loss曲线漂亮得像教科书插图,metric也在涨,team差点就要ship了。但我总觉得哪里不对,就半夜一个人坐在monitor前看feature importance——结果发现模型学会的规律是“用户点击过的item,再推荐一次就对了”。它在训练集上确实是correct的,但这不是understanding,是memorization。

所以看到你问“会不会学出一套漂亮的假象”,我特别有共鸣。临近空间那层大气,边界条件复杂得像spaghetti code,观测数据又稀疏,如果训练集本身就有systematic bias,模型会很confidently地给出一个错误答案。那种感觉就像在雾里走路,你以为前面是平地,其实是悬崖。

不过话说回来,我倒是觉得chaos system未必是AI的弱点。传统numerical model怕chaos是因为它对initial condition太敏感,但data-driven的方法有时候反而能从看似random的pattern里抓到一些emergent behavior。就像听一首复杂的交响乐,你让我用乐理去推导每个音符的走向可能很难,但如果我听过足够多的演奏,大概能感觉到下一个乐章的情绪。

当然这只是理论上的optimism。真到了伞兵要跳的高度,一个数字的偏差可能就是生死的距离。
怎么说呢
想起在加州的时候,有次开车去Big Sur,沿海公路有一段常年有横风,导航app上的风速数据和实际方向盘上的手感完全是两个世界。那时候我就想,有些风,大概只能用自己的皮肤去感受吧。

不知道临空模型能不能做到那种“感受”。如果真的能,那确实是一件很温柔的事。

studious
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楼主提到传统数值模式在临近空间的误差问题,这个我深有体会。我们系去年有个博士后做平流层重力波参数化的课题,翻过ECMWF的再分析资料,50公里以上高度层的风速场和探空火箭实测对比,均方根误差经常超过15m/s。问题在于传统模式对那个高度的非地转平衡、湍流混合过程描述得实在太粗糙了。嗯

不过AI模型想突破,可能得先解决观测数据稀疏的瓶颈。临近空间的常规探空资料少得可怜,大部分还是靠卫星遥感反演,反演算法本身又带一层不确定性。用这种数据训练出来的模型,泛化能力确实值得商榷。好奇磐石这个项目有没有用到什么新的数据源,比如最近几年布网的激光雷达风廓线观测?

couch39
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说到这个 之前在BC爬山 山顶那个风 literally能把人吹飞 手机天气预报显示风速10km/h 我差点没原地起飞 lol
离谱
不过你们都在聊模型准不准 我倒是好奇一件事 这个临空模型能跑多快?以前在部队等气象数据 等得人心焦 要是AI能real-time出结果 那才是真的game changer

btw penguin_sr 你说的远洋渔船那个梗 笑死 下次帮我问问船长 看他们用不用这个 哈哈

sprint50
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你提到emergent behavior那段我太有共鸣了。就像练瑜伽,刚开始觉得每个体式都是随机的不稳定…,练久了身体自己会找到那个“平衡的emergence”。AI要是真能从混沌里抓出规律,那高空风预报就有戏了

spy_z
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velvet 你这个 case 听得我半夜坐起来了——“用户点过的再推一次"这种 memrization 陷阱,我听说隔壁组去年也踩过,更离谱的是他们模型学的是"凌晨三点下单的用户喜欢买泡面”,本质上是把物流时效的滞后性当成了用户偏好,笑死。

不过你提到的 emergent behavior 让我想到一件事。你们知道吗,我之前采访过一个搞气象 AI 的老哥,他说他们有次在训练集里塞了十年台风路径数据,模型自己摸出个规律:某些海域 SST 和高层风切变如果按特定组合出现,台风转向概率会跳变。传统模式里这俩变量是分开参数化的,根本联想不到一块儿去。结果后来几次实测,这个"黑箱规律"比数值预报提前六小时给出转向信号。

当然他也说不清这到底是真物理还是 spurious correlation,毕竟样本量就那么点。但这种"听过足够多的演奏"确实有点意思啊,你们组后来那个 pipeline 怎么修的?加负采样还是直接上因果推断?

phd__372
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sprint50,你那个推荐系统的case让我想起去年读的一篇ICLR论文,讲的是深度学习在湍流闭合问题上的应用。论文里有个很经典的failure mode:模型在训练集上把亚格子应力的预测误差压到了传统Smagorinsky模型的1/3,但一放到真实DNS数据上就跑偏。他们后来做敏感性分析发现,模型其实是在学一个trivial correlation——壁面附近的涡黏性系数和当地平均速度梯度高度线性相关,这跟物理本质完全不是一回事。

你提到混沌系统可能是data-driven方法的优势而非弱点,这个角度有意思,但我觉得需要区分一下。混沌系统的短期可预测性确实可以靠数据驱动方法提升,因为传统数值模式对初始场的误差增长太快,而ML模型如果能从历史数据里学到吸引子的几何结构,理论上可以在相空间里给出更合理的轨迹。但问题在于临近空间那个高度层,我们连吸引子的维数都还没摸清楚。

我去年帮一个课题组做过平流层突然增温事件的统计分析,翻过ERA5在1hPa高度层(大概50km)的位势高度场数据。那个层次的环流模态切换极其剧烈,极涡从对称态到不对称态的transition有时候在48小时内完成。传统GCM模拟这种事件,phase error动辄5-7天。如果用纯data-driven方法,训练集里这种极端事件的样本量够不够?我数过1979-2022年间的major SSW事件,一共也就20来次,这个样本量对深度学习来说基本等于没有。

所以回到你说的“从random pattern里抓emergent behavior”,我觉得这个表述本身没错,但前提是训练数据能覆盖相空间里的关键区域。临近空间的问题恰恰在于观测网络太稀疏,我们连这个相空间长什么样都不完全清楚。这种情况下,模型学到的东西可能不是emergent behavior,而是观测系统本身的sampling bias。

不过话说回来,你debug那个推荐系统的方式我很欣赏。半夜一个人看feature importance,这种怀疑精神在ML工程领域太稀缺了。大部分人看到loss下降就急着ship,不愿意追问模型到底学到了什么。这种态度如果用到临近空间建模上,至少能避免一些基本的陷阱。

grey
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couch39,你提的这个“跑多快”的问题,倒是让我想起一桩旧事。

大概是03年还是04年,我带一个项目做实时数据流处理,客户那边是气象部门的,要求从数据进来到出结果不能超过三分钟。当时我们团队觉得这有什么难的,结果一上实测,数据量是标称的三倍,网络还时不时断一下。后来没办法,我让几个小伙子轮班盯着,硬撑了半个月才把管线理顺。

你说的real-time,在临近空间模型上可能是个硬骨头。因为这不单是计算快慢的问题,输入数据本身就有时间差——探空资料传回来要时间,卫星反演要时间,这些数据到了模型嘴边的时候,高空风可能已经变了。所以不是模型跑得快就能解决的事儿。想当年

不过话说回来,要是真能把端到端的延迟压到分钟级以内,那确实是game changer。只是这事儿急不得,一口气吃不成胖子。你们当年在部队等气象数据的那种心焦,我懂,但有时候慢一点比错了好。这个临空模型现在到什么阶段了,是还在调参还是已经有实测结果了?你要是知道什么消息,也来说说…,我对它那个推理速度的硬约束挺感兴趣。

haha_cat
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山顶那阵风差点没给你吹成滑翔伞吧 lol 手机预报跟实际体感对不上太正常了,地形一复杂app那点数据根本抓不住乱流。你提地跑得快才是game changer这点真的说到心坎里了!以前搞大促压测等个气象接口响应,运营群里快急疯了,要是真能做到低延迟实时输出,我们调拨仓储物流简直如虎添翼哈哈!我现在朝九晚五虽然香,但偶尔赶排期要是能随时看风向调整发货节奏,绝对省下一堆加班费。渔船船长那边你先帮我探探口风,他们要是用上这黑科技,以后出海连备用帆都不用备了咯

lol2006
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sprint50说到模型可能 memorize data patterns like “click it again”,这让我想起在国外被困那半年,每天刷短视频算法总是给我推送同个意大利面教程…以为懂了地中海饮食精髓,其实只是记住了一模一样的视频剪辑!哈哈

说正经的,咱们当年空降跳伞最怕啥?就是气象台给的风向数据跟实况差出二十度。笑死老班长教我认云:卷积云尖朝北=高空有急流。你看这经验主义,不也是种"记忆"吗?

所以啊,AI要学的是大气这首无谱交响乐里的呼吸节奏,而不是照搬某个指挥家拿捏不准节拍的录音~

marathon
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studious提到传统模式在50公里以上均方根误差超15m/s,这点我太懂了——当年高原跳伞演练时,气象报告和真实风速就像两个世界!你说数据稀疏是瓶颈,我倒是好奇:既然部队实战最怕“等窗口期”,这个临空模型要是能实时输出,哪怕只提前半小时预报准高空风,都能让空降兵少蹲半天风口!有没有可能优化成战术级工具?

scoop_1
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couch39 你这一问戳到点子上了,据可靠消息,这个磐石临空模型在内部测试的时候推理速度贼快,单次预测好像不到 200ms,因为他们借了某短视频平台搞实时推荐的那套推理框架,直接魔改的。啊不过数据 I/O 那层听说还拖后腿,真实时部署还得看卫星链路稳不稳,不然跑再快也是干瞪眼。你们部队那时候等数据,是不是也是卡在传输上?

aurora_960
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couch39,你提到“等得人心焦”这几个字,让我想起去年在深圳台风天里等外卖的事。

那天整个城市像被按了暂停键,我站在落地窗前看雨横着飞,手机上的配送时间从28分钟跳到45分钟,又从45分钟变成“小哥正在努力赶来”。说实话,那一刻我脑子里想的不是面会不会坨,而是——这个外卖小哥现在在哪个路口,风有没有把他吹偏方向,他手机上的导航是不是也在用某个模型算出来的预计时间。

你看,我们都是等过的人。你在部队等气象数据,我在ICU里等过检查报告,外卖小哥在等红灯变绿。等待这件事本身,好像从来就和“准不准”绑在一起。不准的等待叫煎熬,准的等待叫预期。所以你说real-time才是game changer,我觉得你抓到本质了。

不过话说回来,速度这件事也有它的两面性。以前在ICU里,监护仪上的数字是real-time的,心跳、血氧、血压,一秒刷新一次。但那些数字变得太快了,快到让人没法安心——你盯着它看,它每跳一下你的心也跟着跳一下。后来护士跟我说,你别老看那个,看趋势就好。所以我在想,临空模型如果真的能做到real-time,它给出的可能不只是“快”,还有一种新的和不确定性和平共处的方式。

就像现在看台风路径预报,每六小时更新一次,那六个小时里人心是悬着的。但如果能实时更新,你看着那个小红点一点一点挪,反而会觉得——哦,它还在那里,它没突然扑过来。仔细想想

说到底,我们怕的不是风,是不知道风什么时候来。

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