Conventionally, Earth system (e.g., weather and climate) forecasting relies on numerical simulation with complex physical models and are hence both expensive in computation and demanding on domain expertise. With the explosive growth of the spatiotemporal Earth observation data in the past decade, data-driven models that apply Deep Learning (DL) are demonstrating impressive potential for various Earth system forecasting tasks. The Transformer as an emerging DL architecture, despite its broad success in other domains, has limited adoption in this area. In this paper, we propose Earthformer, a space-time Transformer for Earth system forecasting. Earthformer is based on a generic, flexible and efficient space-time attention block, named Cuboid Attention. The idea is to decompose the data into cuboids and apply cuboid-level self-attention in parallel. These cuboids are further connected with a collection of global vectors. We conduct experiments on the MovingMNIST dataset and a newly proposed chaotic N-body MNIST dataset to verify the effectiveness of cuboid attention and figure out the best design of Earthformer. Experiments on two real-world benchmarks about precipitation nowcasting and El Nino/Southern Oscillation (ENSO) forecasting show Earthformer achieves state-of-the-art performance. Code is available: https://github.com/amazon-science/earth-forecasting-transformer .


翻译:从公约角度讲,地球系统(例如天气和气候)的预测依赖于以复杂的物理模型进行数字模拟,因此在计算和对域专门知识的要求方面费用昂贵。随着过去十年中超时地球观测数据的爆炸性增长,应用深层学习(DL)的数据驱动模型展示了各种地球系统预报任务的巨大潜力。变形器是一个新兴的DL架构,尽管它在其他领域取得了广泛成功,但在这方面的采用有限。在本文件中,我们提议地球前者,一个用于地球系统预报的空间时变变变器。地球前者基于一个通用的、灵活和高效的空间-时间关注区块,名为Cuboid 注意。其想法是将数据分解成幼类,并同时应用幼类自留。这些幼类模型进一步与全球矢量的收集相连接。我们进行了移动和移动MMNIST数据集实验,并提议了一个混乱的NMIST数据集,以核实幼类关注的效果,并绘制出地球前地球前者的最佳设计。两个现实-移动式的地球科学数据库(O-destrueal-stal sal sal sal saliversal sal sal sal saling) asion salinginging.</s>

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地球(Earth),是太阳系八大行星之一,按离太阳由近及远的次序排列为第三颗。地球是太阳系的第三颗行星,也是太阳系中直径、质量和密度第一的类地行星。地球上71%为海洋,29%为陆地,所以太空上看地球呈蓝色。地球是目前发现的星球中人类生存的唯一星球。
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