AI用于预测海冰融化，科学家不再“如履薄冰”

随着地球变暖，曾经挫败无数探险者的北极海冰正在不断融化。融化的海冰对船只以及那些居住在北极地区靠船运获取食物、燃料和其它物品的人们形成了新的威胁。不过目前，GPU驱动的人工智能已经开始用于海冰融化的预测，为居民和来往船只保驾护航。

配图由NRC-OCRE 的M. Johnston博士提供

为了应对气候变暖所带来的海冰融化问题，纽芬兰纪念大学（Memorial University of Newfoundland）的教授Martin Richard正在利用GPU驱动的人工智能来预测处于北极海冰中的船只在何时何地可能会遭遇危险。

Richard认为：“气候在不断变化，这让长期预测海冰及冰山变得更加困难，因为冰情的变化比以往更复杂。”

海冰融化可能会改变北极地区人们的生活和谋生方式。Richard在纽芬兰/拉布拉多省的研究基地也位于这个地区，他在此担任加拿大国家研究委员会的高级研究员。

气候变化如何影响海冰？

海冰是指在春夏部分或全部融化，但在秋冬时又重新冻结的海水。Richard表示，随着北极地区变暖——科学家称北极气温的升高速度是地球上其它地区的两倍——预测海冰何时破裂、何时再次冻结并扩大正变得日益困难。

纽芬兰纪念大学的研究生Josh Barnes认为：“船运或捕鱼等海洋相关行业必须提前知道季节如何变化。”他说道，与此同时，气候变化也正在改变海冰和冰山的位置、融化时间和模式。

Richard指出：“所有这些都将对北极地区靠船运获得食物、燃料和其它物品的人们造成影响。”冰情的不可预测性也会影响旅游和能源等行业的发展。

北极正在融化的海冰。Patrick Kelley供图，通过Wikimedia Commons获得

险恶的水域

出乎意料的是，浮冰可阻挡航道或是使没有破冰能力的船只受困。Richard和Barnes正在开发一种GPU加速的深度学习模型，以预测海冰可能在何时何地融化并重新冻结，以及海冰可能在何处对船只构成威胁。

海冰也可阻塞通常在夏天无冰的港口。就在两个月前，大量海冰和一座巨大的冰山向南漂移，阻断了通往纽芬兰和拉布拉多海岸的航道，使大多数渔船搁浅岸边，削减了渔业收入并使渔民救援队困于冰中。

借助人工智能全力研发

与现有通常只能预测7-10天后冰情的预测方式不同，该团队正在研究一种全新方法，以期能提前六周连续预测海冰变化、提前六个月预测冰山变化。

Richard认为，这种方法将具有很高的价值，因为供给船在北极地区的航行常常要耗费数周时间。航运人需要最大程度地利用从海冰融化后到再冻结之间的短暂季节。Martin说，该团队的深度学习模型保持了与传统预测模型同样的空间详细信息。

 

Richard和Barnes正在利用NVIDIA Tesla GPU加速器和CUDA并行计算平台来训练大量的神经网络。这些神经网络可以利用全球气候和海洋循环或地方气温和海面温度等因素，来预测广阔洋面上的长期冰情。

Richard表示：“将这些维度综合在一起并提供我们所期望的空间细节需要超强处理能力。我认为，如果没有GPU，这一切都将无法实现。”

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