打造全球首個(gè)“強(qiáng)對(duì)流領(lǐng)域ChatGPT”！青島海洋產(chǎn)業(yè)掀起AI浪潮
當(dāng)人們還在為AI將會(huì)取代哪些人類重復(fù)性勞動(dòng)崗位爭(zhēng)論不休時(shí)，它已經(jīng)向著更具創(chuàng)造力的領(lǐng)域進(jìn)發(fā)了。
雷雨大風(fēng)、冰雹、龍卷風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，來(lái)去快，破壞性強(qiáng)，在天氣預(yù)報(bào)界，一直是公認(rèn)的最難預(yù)報(bào)天氣類型。在近日舉行的“算力賦能，智慧青島”人工智能計(jì)算中心媒體探營(yíng)(青島站）采訪調(diào)研活動(dòng)中，記者了解到，這一難題有望被徹底攻克。中國(guó)海洋大學(xué)聯(lián)合青島人工智能計(jì)算中心，把人工智能引入海洋環(huán)境預(yù)報(bào)，打造全球首個(gè)強(qiáng)對(duì)流領(lǐng)域“ChatGPT”，未來(lái)有望幫助全球?qū)崿F(xiàn)任意區(qū)域2小時(shí)內(nèi)強(qiáng)對(duì)流臨近預(yù)報(bào)，進(jìn)而應(yīng)用于海上安全、海洋能源開(kāi)發(fā)與保護(hù)、遠(yuǎn)洋運(yùn)輸和海洋漁業(yè)等領(lǐng)域。
這不僅僅是一項(xiàng)重要技術(shù)進(jìn)展，更意味著，青島作為全國(guó)11個(gè)人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)之一，相較其他城市，在海洋領(lǐng)域人工智能應(yīng)用場(chǎng)景中的獨(dú)樹(shù)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(xué)反應(yīng)”，人工智能又將會(huì)為海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)什么呢。
新成果：青島誕生全球首個(gè)“強(qiáng)對(duì)流領(lǐng)域的ChatGPT”
眾所周知，海上大風(fēng)、海浪、強(qiáng)對(duì)流天氣等對(duì)于對(duì)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(shí)預(yù)報(bào)中，由于既有知識(shí)和方法所限，難免出現(xiàn)盲人摸象的情況，對(duì)經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)和社會(huì)生活造成影響甚至損失。
眼下，中國(guó)海洋大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)部部長(zhǎng)、人工智能研究院院長(zhǎng)董軍宇教授和中國(guó)海洋大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院、人工智能研究院張巍副教授正帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)專注于瑯琊泊海洋環(huán)境預(yù)報(bào)大模型的研發(fā)應(yīng)用，項(xiàng)目針對(duì)于海洋環(huán)境預(yù)報(bào)領(lǐng)域，旨在對(duì)海面風(fēng)場(chǎng)實(shí)時(shí)訂正、海浪實(shí)時(shí)訂正、強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)等行業(yè)難點(diǎn)進(jìn)行突破。
“由于強(qiáng)對(duì)流天氣發(fā)生的空間尺度和時(shí)間尺度都較小，因此對(duì)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的時(shí)空分辨率要求更高。同時(shí)，強(qiáng)對(duì)流天氣事件較一般天氣過(guò)程而言少很多，可供研究的個(gè)例更少，預(yù)報(bào)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(diǎn)，“瑯琊泊”的強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)模型，一方面引入時(shí)空注意力，對(duì)時(shí)間和空間解構(gòu)分離編碼，解決更長(zhǎng)時(shí)間的強(qiáng)對(duì)流預(yù)測(cè)，使訓(xùn)練并行化；使用Transformer增加時(shí)空相關(guān)性，構(gòu)建出具有時(shí)空特性的強(qiáng)對(duì)流類型碼表。另一方面，建立全球首個(gè)像素級(jí)強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)模型Pixel-CRN，使用極少量強(qiáng)對(duì)流個(gè)例，也能有效構(gòu)建和訓(xùn)練強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)模型。
“瑯琊泊”海洋環(huán)境預(yù)報(bào)大模型-強(qiáng)對(duì)流30 min 預(yù)報(bào)個(gè)例
目前來(lái)看，研究進(jìn)展令人欣喜。據(jù)介紹，基于瑯琊泊海洋環(huán)境預(yù)報(bào)大模型的海面風(fēng)場(chǎng)預(yù)報(bào)、海面波高的實(shí)時(shí)訂正Service、強(qiáng)對(duì)流預(yù)警Service等部分研究成果已經(jīng)被集成到國(guó)家海洋環(huán)境預(yù)報(bào)中心、國(guó)家氣象局。其中，強(qiáng)對(duì)流預(yù)報(bào)模型已用作京津冀地區(qū)未來(lái)天氣分類預(yù)報(bào)，并正在推進(jìn)向其他地區(qū)遷移學(xué)習(xí)。
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(lán)生物信息科技有限公司，企業(yè)正在進(jìn)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(jì)，基于已經(jīng)掌握的芋螺數(shù)據(jù)，建立大模型，通過(guò)深度學(xué)習(xí)和算法，自動(dòng)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(diǎn)進(jìn)行分子對(duì)接、分子動(dòng)力學(xué)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(jìn)入下一步的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)。
“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(jìn)程?！逼髽I(yè)市場(chǎng)總監(jiān)王威丹告訴記者，傳統(tǒng)生物學(xué)實(shí)驗(yàn)，僅神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)就需要三個(gè)月的時(shí)間，同時(shí)需要做大量的試錯(cuò)性、探索性實(shí)驗(yàn)，而通過(guò)運(yùn)用人工智能技術(shù)的虛擬實(shí)驗(yàn)，可以減少試錯(cuò)次數(shù)，縮短整個(gè)實(shí)驗(yàn)時(shí)間，并且減少購(gòu)買細(xì)胞、靶點(diǎn)、各種實(shí)驗(yàn)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(jìn)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(jì)時(shí)代的高鐵，對(duì)于驅(qū)動(dòng)人工智能技術(shù)與實(shí)體經(jīng)濟(jì)融合和高質(zhì)量發(fā)展至關(guān)重要。信通院編寫(xiě)的《人工智能核心技術(shù)產(chǎn)業(yè)白皮書(shū)》中預(yù)測(cè)，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(shí)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(shuō)，對(duì)于城市而言，算力就是未來(lái)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的生產(chǎn)力。
在青島，人工智能與海洋經(jīng)濟(jì)的火花四濺，正是算力驅(qū)動(dòng)的水到渠成。
青島人工智能計(jì)算中心，山東省第一個(gè)正式投運(yùn)的人工智能計(jì)算中心，2023年2月正式上線運(yùn)行，首期建設(shè)規(guī)模100P算力，運(yùn)算速度達(dá)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(tái)建設(shè)，由嶗山區(qū)屬國(guó)有平臺(tái)——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(fù)責(zé)運(yùn)營(yíng)。
同時(shí)，為了確保算力與場(chǎng)景的精準(zhǔn)對(duì)接，在運(yùn)行機(jī)制上，華為生態(tài)團(tuán)隊(duì)提供輔助運(yùn)營(yíng)服務(wù)，“一方面是管理運(yùn)營(yíng)好計(jì)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(xiàng)人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展服務(wù)。”據(jù)華為現(xiàn)場(chǎng)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(jià)格普惠、隨用隨取的算力，在青島人工智能計(jì)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(huì)提供普惠公共算力和人工智能應(yīng)用創(chuàng)新等服務(wù)。
“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。”董軍宇告訴記者，以團(tuán)隊(duì)目前正在研究的北極全域亞公里級(jí)全模態(tài)數(shù)據(jù)為例，一個(gè)快照的數(shù)據(jù)量可達(dá)800GB，而整個(gè)模型的參數(shù)是數(shù)以億計(jì)的，這對(duì)于數(shù)據(jù)處理能力要求極高。“昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)支持自動(dòng)化數(shù)據(jù)并行和模型并行，為超大規(guī)模海洋模型的訓(xùn)練和部署提供了可靠的平臺(tái)支撐?！?北極海冰大模型未來(lái)將提升北極海冰及其它海洋條件的實(shí)時(shí)預(yù)報(bào)能力，實(shí)現(xiàn)首個(gè)基于人工智能的北極海冰亞公里級(jí)預(yù)報(bào)系統(tǒng)的業(yè)務(wù)化運(yùn)行，相比于傳統(tǒng)數(shù)值模擬預(yù)報(bào)在預(yù)報(bào)精度和預(yù)報(bào)時(shí)延上分別提升10%和降低20%以上，為北極科考、航運(yùn)、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(xué)研究提供全面而準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。
政策與技術(shù)雙重驅(qū)動(dòng)下，青島人工智能計(jì)算中心目前的算力可謂供不應(yīng)求。探訪當(dāng)日，記者在計(jì)算中心的智能運(yùn)營(yíng)平臺(tái)上看到，100P的算力資源占用率已超82%。
“從我們了解情況來(lái)看，青島地區(qū)的科研院所、高校以及頭部企業(yè)，對(duì)于大模型的構(gòu)建需求非常踴躍，這都需要大量的算力來(lái)支撐模型訓(xùn)練?！睋?jù)介紹，截至2023年6月20日，青島人工智能計(jì)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(guó)海洋大學(xué)等50多家頭部企業(yè)和科研機(jī)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(shí)現(xiàn)了70多個(gè)算法模型創(chuàng)新，孵化了120多個(gè)場(chǎng)景化解決方案。通過(guò)算力集群來(lái)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(dòng)能：彎道超車 “ＡＩ＋海洋”引領(lǐng)全球創(chuàng)新
自2019年以來(lái)，工信部在全國(guó)開(kāi)展國(guó)家人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)建設(shè)工作，旨在促進(jìn)人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合，濟(jì)南-青島首批入選。截至目前，已經(jīng)發(fā)布了十一個(gè)人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)，除濟(jì)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(zhǎng)沙。
應(yīng)用場(chǎng)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(gè)先導(dǎo)區(qū)，也在不斷出臺(tái)政策，深挖應(yīng)用潛力，助跑未來(lái)賽道。
如，北京發(fā)布《促進(jìn)通用人工智能創(chuàng)新發(fā)展的若干措施》，推動(dòng)探索在政務(wù)服務(wù)、醫(yī)療、科研、金融、自動(dòng)駕駛、城市治理等領(lǐng)域示范應(yīng)用；武漢提出，進(jìn)一步拓展智能制造、智能建造、智慧教育、智慧醫(yī)療等重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用場(chǎng)景；深圳發(fā)布《深圳市加快推動(dòng)人工智能高質(zhì)量發(fā)展高水平應(yīng)用行動(dòng)方案》，推進(jìn)“千行百業(yè)＋AI”，鼓勵(lì)金融、商務(wù)、工業(yè)、交通等行業(yè)企業(yè)基于人工智能技術(shù)對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)、服務(wù)和管理方式進(jìn)行升級(jí)。
反觀青島，海洋經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)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(guó)海洋生產(chǎn)總值比重分別為30.8%和5.3%，總量穩(wěn)居全國(guó)沿海同類城市第一位。如今，基礎(chǔ)優(yōu)勢(shì)疊加AI賦能，青島各類海洋應(yīng)用場(chǎng)景如虎添翼，不僅在各先導(dǎo)區(qū)中極具辨識(shí)度，更可能誕生彎道超車的新技術(shù)、新應(yīng)用。
“白龍浮標(biāo)”是自然資源部第一海洋研究所自主研發(fā)的國(guó)內(nèi)首套6000米級(jí)錨系浮標(biāo)系統(tǒng)，是深海氣候觀測(cè)的重要支撐平臺(tái)。近期，利用青島人工智能計(jì)算中心昇騰AI基礎(chǔ)軟硬件平臺(tái)的邊緣計(jì)算等技術(shù),白龍浮標(biāo)正在進(jìn)行智能化升級(jí)。
基于昇騰AI的白龍智能化浮標(biāo)首次下水海試
自然資源部第一海洋研究所正高級(jí)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(gè)深海浮標(biāo)站位，但我國(guó)的站位仍然非常少，高昂的建站成本是一個(gè)重要原因，而人工智能技術(shù)應(yīng)用可顯著降低成本。例如，在浮標(biāo)端，通過(guò)邊緣計(jì)算可以提取重要信息進(jìn)行衛(wèi)星實(shí)時(shí)傳輸，從而節(jié)省大量非必要原始數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，因此降低浮標(biāo)站位信息傳輸成本；利用人工智能算法對(duì)浮標(biāo)視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)分析，可以有效識(shí)別浮標(biāo)站位周邊船和人并及時(shí)進(jìn)行預(yù)警和現(xiàn)場(chǎng)取證，從而大幅降低可能的人為破壞所造成的浮標(biāo)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)損失。此外，智能化白龍浮標(biāo)還可利用浮標(biāo)水下高速相機(jī)和人工智能算法現(xiàn)場(chǎng)識(shí)別和分類海洋浮游生物，該技術(shù)是目前在國(guó)際該研究領(lǐng)域中的一項(xiàng)重要?jiǎng)?chuàng)新。
人工智能產(chǎn)業(yè)是青島市重點(diǎn)發(fā)展的十大新興產(chǎn)業(yè)之一。去年以來(lái)，青島搶抓國(guó)家人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)建設(shè)機(jī)遇，加快推進(jìn)人工智能和實(shí)體經(jīng)濟(jì)深度融合發(fā)展，全面開(kāi)放應(yīng)用場(chǎng)景，營(yíng)造良好產(chǎn)業(yè)生態(tài)，持續(xù)推動(dòng)人工智能產(chǎn)業(yè)做強(qiáng)做優(yōu)做大。
米塔碳智能科技有限公司CEO、浙江大學(xué)特聘研究員王彬告訴記者，團(tuán)隊(duì)研發(fā)的璞云-海洋氣象大模型，主要應(yīng)用于功率預(yù)報(bào)，因?yàn)榭春们鄭u的人工智能算力基礎(chǔ)和海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展?jié)摿?，以及?dāng)?shù)卣恼叻龀郑髽I(yè)已經(jīng)決定在青島嶗山區(qū)設(shè)立分部，加速?gòu)难邪l(fā)到應(yīng)用的落地推進(jìn)。
據(jù)悉，青島人工智能計(jì)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(kāi)園。未來(lái)，瞄準(zhǔn)建設(shè)全國(guó)一流的人工智能創(chuàng)新應(yīng)用先導(dǎo)區(qū)目標(biāo)，發(fā)力算力服務(wù)支撐供給地、軟硬件融合創(chuàng)新策源地、產(chǎn)業(yè)智能化應(yīng)用引領(lǐng)地3大主攻方向和信創(chuàng)硬件制造、復(fù)雜算法軟件研發(fā)、模型訓(xùn)練與數(shù)據(jù)服務(wù)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(yīng)用場(chǎng)景，努力打造人工智能產(chǎn)業(yè)發(fā)展核心承載區(qū)。
風(fēng)口財(cái)經(jīng)記者 王好
