일기예보 게임체인저 등장...슈퍼컴 없이 날씨 정확히 예측하는 AI

구글 딥마인드 ‘그래프캐스트’

인공지능은 허리케인과 같은 극심한 날씨를 정확하게 예측할 수 있는 것으로 나타났다. Ig0rZh/게티이미지뱅크 제공.

인공지능(AI)을 이용하면 슈퍼컴퓨터 없이 일반 컴퓨터만으로도 날씨를 정확하게 예측할 수 있다는 연구결과가 나왔다. 

미국 로스앤젤레스 캘리포니아대 AI연구원 연구팀은 구글 딥마인드의 딥러닝 모델이 일반 데스크톱 컴퓨터에서 전 세계 날씨를 정확하게 예측하며 이를 실행하는 데 1분도 걸리지 않는다는 논문을 14일 국제학술지 ‘사이언스’에 발표했다. 

오늘날 일기예보는 심각한 폭풍이나 폭염 등 극심한 날씨 변화를 비교적 정확하게 예측할 수 있는 수준에 이르렀다. 하지만 이를 예측하기 위해 24시간 365일 가동하는 데 큰 비용이 드는 슈퍼컴퓨터를 가동해야 한다. 

반면 AI는 적은 비용으로 빠르게 날씨를 예측할 수 있다. 연구팀은 딥마인드의 AI 날씨 예측 모델인 ‘그래프캐스트’가 기존의 그 어떤 접근법보다 정확하게 단시간 내 날씨를 예측할 수 있다고 밝혔다.  

기존의 기상 예측 시스템은 위성, 기상 관측소, 바다 부표 관측, 제트기 센서 측정값 등을 기반으로 현재 상황의 스냅샷을 격자형 컴퓨터 모델에 공급해 분석을 시행해 기상을 예측한다. 날씨 예측을 위해 복잡한 방정식을 계산해야 하는데 백만 개의 처리장치를 가진 슈퍼컴퓨터가 수행해도 수 시간이 소요되고 막대한 비용이 들어간다. 

그래프캐스트는 딥러닝을 활용해 지난 40년간의 유럽중거리기상예측센터의 데이터를 훈련하고 대기가 변화하는 패턴을 학습한다. 기압, 바람, 온도, 습도 등 날씨 변수 간의 연결을 학습한 뒤 날씨를 예측하는데 허리케인 경로, 극심한 온도 변화 등을 10일까지 예측할 수 있다. 

연구팀은 “32대의 컴퓨터가 AI 모델을 훈련하는 데 4주가 걸렸지만, 결과적으로 일반 컴퓨터 1대로 1분 내에 기상을 예측할 수 있을 정도로 빠르고 정확하고 유용하다”며 “복잡한 방정식을 풀지 않아도 되기 때문에 빠른 수행이 가능하고 성능이 뛰어나지 않은 컴퓨터로도 예측할 수 있다”고 말했다. 

그 예로 그래프캐스트는 지난 9월 미국과 캐나다 연안을 강타한 ‘허리케인 리’의 상륙 위치를 정확히 예측했다. 그래프캐스트는 9일간의 허리케인 경로를 예측한 반면, 유럽중거리기상예측센터는 6일의 경로를 예측할 수 있었다. 

이 모델의 잠재력은 날씨 예측에 그치지 않는다. 구름, 가스, 에어로졸의 복잡한 관계 속에서 발생하는 지구온난화 추세를 전망하는 데도 활용될 수 있다. 

당장 AI가 전통적인 일기예보를 대체할 수 있는 건 아니다. 연구팀은 “기존의 날씨 예측을 보완할 수 있는 유용한 도구로 활용될 수 있다”며 “향후 정확하게 날씨를 예측하는 게임체인저가 될 것”이라고 말했다. 

[문세영 기자 moon09@donga.com]