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`만능 기술` AI… 악천후·대기오염 1분만에 예측한다

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MS, 지구과학 FM '오로라' 공개
백만번 모의실험해 데이터 축적
프리트비·클라이밋버트·판구 등
곳곳서 기후변화 감지 모델 선봬
`만능 기술` AI… 악천후·대기오염 1분만에 예측한다
MS 오로라 모델 개요. MS 홈페이지 캡처

지구온난화로 기후변화가 더욱 급격해지고 있다. 이달 들어 미국 텍사스 지역에는 멜론 크기 우박이 떨어지고 독일 남부지역에선 폭우로 산사태가 나고 댐이 무너졌다. 이처럼 속출하는 기상이변을 사전에 감지해 피해를 예방하거나 보다 신속·정확한 일기예보를 제공하기 위한 인공지능(AI) 기술 접목 시도가 늘어나고 있다.

마이크로소프트(MS)는 최근 새로운 기반모델(FM)인 '오로라(Aurora)'를 발표했다. 최초의 대규모 대기(atmosphere) FM이라는 게 회사의 설명이다. 날씨·대기 프로세스의 고해상도 예측을 위한 13억개의 파라미터(매개변수)와 유연한 3D 스윈(swin) 트랜스포머 구조를 갖췄다.

세계적인 과학학술지 네이처지는 '오로라' 모델이 열흘 동안의 전 세계 날씨와 대기 오염 등을 1분 내로 예측한다고 소개했다. 기존 AI 기반 일기예보 도구에 비해서도 속도와 정확성이 월등하다는 설명이다. 영국 레딩에 위치한 유럽중기기상예보센터(ECMWF)의 매튜 챈트리 연구원은 "대기화학과 머신러닝에 있어 중요한 첫걸음"이라며 전 세계를 아우르는 대기오염 예보를 생성 가능한 첫 AI모델로 평했다.

MS에 따르면 '오로라' 모델은 백만 시간 이상의 다양한 날씨·기후 시뮬레이션을 통해 대기 역학에 대한 포괄적인 이해를 쌓았다. 데이터가 부족한 지역이나 극한의 날씨 시나리오에도 보다 정확한 예측을 수행할 수 있고, 연산비용도 훨씬 저렴하다. 기존 통합예보시스템(IFS)에 비해 '오로라'의 연산속도는 5000배에 달하는 것으로 추정된다.

MS는 리서치 블로그를 통해 "오로라의 의미는 대기 예보를 훨씬 뛰어넘는다. 이 연구가 지구과학에서 FM의 힘을 입증함으로써 전체 지구 시스템을 아우르는 포괄적인 모델을 개발할 수 있는 길을 열어줄 것"이라며 "AI 기반 환경 예측 분야 발전에 따라 오로라가 향후 연구개발의 청사진이 되길 바란다"고 전했다.

지난달 미국 항공우주국(NASA)과 IBM 리서치도 '프리트비(Prithvi)-기상-기후 FM'이라 불리는 새로운 AI모델을 개발해 공개했다. NASA에 따르면 이 모델을 통해 연구자들은 과학계 전반에 걸쳐 사용할 수 있는 다양한 기후 애플리케이션을 지원할 수 있게 된다. 여기에는 악천후 패턴 또는 자연재해 감지·예측, 지역화된 관측을 기반으로 목표 예측 생성, 전 세계 기후 시뮬레이션의 공간 해상도를 지역 수준까지 개선, 기상·기후 모델에 물리적 프로세스가 포함되는 방식에 대한 표현 개선 등이 포함된다.


또한 '프리트비-기상-기후' 모델은 아키텍처의 유연성 덕분에 누락된 정보가 있는 경우에도 대기 물리학의 복잡한 역학을 포착할 수 있고, 해상도 저하 없이 전 세계와 지역 모두로 확장할 수 있다는 게 NASA의 설명이다. 연내 허깅페이스를 통해 출시될 예정이다.
이밖에 ETH 취리히와 IBM 리서치가 2021년 버트(BERT) 모델 기반으로 발표했던 '클라이밋버트'도 기후·기상 특화 모델로 꼽힌다. 중국의 화웨이도 지난해 ECMWF 웹사이트에서 자사 AI모델 '판구'를 통한 날씨 예측에 접근할 수 있도록 제공했다.

AI는 데이터센터의 전력·수자원 소모를 가속시키며 최근 환경에 악영향을 끼치는 주범 중 하나로 떠오르고 있다. 하지만 AI의 지속가능한 개발·활용 방안 모색과 함께 당면 문제 해결에 활용한다면 기후위기 극복에 도움이 될 것이란 기대가 크다.

AI 4대 석학으로 꼽히는 앤드류 응 스탠퍼드대 교수는 한국정부 주최로 지난달 서울에서 열린 'AI 글로벌 포럼'의 개회식 기조연설에서 AI 기후 시뮬레이션과 지구공학 기반 해결책 탐색 사례를 소개하며 "시급한 문제인 기후변화 대응에도 AI가 중요한 역할을 할 수 있다"고 밝혔다.

팽동현기자 dhp@dt.co.kr


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