Towards neural Earth system modelling by integrating artificial intelligence in Earth system science

地球系统科学 强迫(数学) 人工神经网络 过程(计算) 人工智能 计算机科学 透视图(图形) 数据科学 钥匙(锁) 机器学习 地质学 生态学 生物 计算机安全 气候学 操作系统
作者
Christopher Irrgang,Niklas Boers,Maike Sonnewald,Elizabeth A. Barnes,Christopher Kadow,Joanna Staneva,Jan Saynisch‐Wagner
出处
期刊:Nature Machine Intelligence [Nature Portfolio]
卷期号:3 (8): 667-674 被引量:269
标识
DOI:10.1038/s42256-021-00374-3
摘要

Earth system models (ESMs) are our main tools for quantifying the physical state of the Earth and predicting how it might change in the future under ongoing anthropogenic forcing. In recent years, however, artificial intelligence (AI) methods have been increasingly used to augment or even replace classical ESM tasks, raising hopes that AI could solve some of the grand challenges of climate science. In this Perspective we survey the recent achievements and limitations of both process-based models and AI in Earth system and climate research, and propose a methodological transformation in which deep neural networks and ESMs are dismantled as individual approaches and reassembled as learning, self-validating and interpretable ESM–network hybrids. Following this path, we coin the term neural Earth system modelling. We examine the concurrent potential and pitfalls of neural Earth system modelling and discuss the open question of whether AI can bolster ESMs or even ultimately render them obsolete. In the past few years, AI approaches have been used to enhance Earth and climate modelling. This Perspective examines the opportunity to go further, and build from scratch hybrid systems that integrate AI tools and models based on physical process knowledge to make more efficient use of daily observational data streams.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
2秒前
gogogo完成签到,获得积分10
2秒前
zzzz应助MXH采纳,获得10
3秒前
sunianjinshi完成签到 ,获得积分10
5秒前
平和的狍子完成签到 ,获得积分10
5秒前
zhuoai完成签到,获得积分10
7秒前
Achy发布了新的文献求助10
7秒前
Y30251320发布了新的文献求助10
7秒前
w1kend完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
耶耶完成签到 ,获得积分10
10秒前
十七完成签到,获得积分10
10秒前
双双完成签到,获得积分10
11秒前
kililolo完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
长情雁桃完成签到,获得积分10
12秒前
12秒前
完美世界应助nanana采纳,获得10
13秒前
淡然的易真完成签到,获得积分10
14秒前
牛马完成签到 ,获得积分10
14秒前
wenjian完成签到,获得积分10
15秒前
wind完成签到,获得积分10
16秒前
17秒前
乘月发布了新的文献求助20
18秒前
眼睛大抽屉完成签到,获得积分10
19秒前
科研通AI6.3应助Y30251320采纳,获得10
19秒前
科研通AI2S应助yyyyy采纳,获得10
19秒前
21秒前
祎辰完成签到 ,获得积分10
21秒前
22秒前
hql_sdu完成签到,获得积分10
23秒前
123完成签到 ,获得积分10
24秒前
热情的白风完成签到,获得积分10
25秒前
25秒前
老宋发布了新的文献求助10
27秒前
汉堡包应助Kun采纳,获得10
27秒前
无辜的皮卡丘完成签到,获得积分10
27秒前
28秒前
nanana发布了新的文献求助10
28秒前
zybbb完成签到 ,获得积分10
28秒前
高分求助中
Markov Chain Monte Carlo 10000
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Bend stiffness of submarine cables – an experimental and numerical investigation 5000
Advanced Weaponeering Fourth Edition, Volume 2 1000
Weaponeering: An Introduction Fourth Edition, Volume 1 1000
悉尼大学博士学位论文,题目:Modelling and testing of one-sided stitched laminated composites. 作者:Kristopher P. Plain 700
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 610
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7544263
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9128008
关于积分的说明 19500383
捐赠科研通 7139216
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3258698
关于科研通互助平台的介绍 2426029
邀请新用户注册赠送积分活动 2246869