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近日，由嶗山實驗室主任、中國科學院院士吳立新領銜的科研團隊在海洋環境智能預報領域取得重要突破。相關研究成果在線發表于《自然·通訊》。

近年來，人工智能（AI）的快速發展為科學研究帶來了全新方法和有力工具，正在重塑科學研究的范式。在地球科學領域，AI大模型的研究和應用不斷深化，特別是在天氣預報方面取得了重要進展，為發展海洋環境預報提供了新的契機。

然而，現有的AI大模型存在對海氣相互作用表征不充分，預報結果模糊化等問題，給實現精細化海洋環境預報帶來了挑戰。

研究團隊通過物理海洋學與人工智能的深度融合，以海洋動力學理論驅動神經網絡架構設計，有效克服了現有AI大模型的不足，研制了“問海”——　全球高分辨率（1／12°）海洋環境智能預報大模型。

“問海”大模型將塊體公式顯式嵌入神經網絡，準確表征了海－氣間的動量、熱量和物質交換；利用海陸分布掩碼，賦予模型對地形岸界的感知能力；以海洋狀態的變化趨勢作為預報目標，使模型更加關注快變的中小尺度過程；通過優化神經網絡超參數，減少下采樣過程中的信息損失，強化對海洋中小尺度過程的保真能力；使用微調技術，改善了迭代預報過程中的累積誤差。

在2024年4月至11月后報實驗中，采用相同初始場和強迫場，“問海”大模型對于未來10天的溫度、鹽度、流速、海平面高度的預報性能均優于法國麥卡托海洋國際中心發布的GLO12v4數值預報系統。

與此同時，“問海”大模型相較于數值預報模型在計算效率方面提升了3000倍，極大地節省了計算時間和能源消耗。

該成果由來自嶗山實驗室、中國海洋大學、中國科學技術大學、青島國實科技集團有限公司的跨學科交叉研究團隊聯合攻關完成。

未來，嶗山實驗室將聚焦“透明海洋”核心任務之一的環境透明，加快構筑更加精細、高效的“問海”大模型體系，為海洋強國戰略提供重要的科技支撐。