구글 딥마인드, 사이언스지에 날씨 예보 AI 모델 '그래프캐스트' 발표

2023.11.16 김달훈 | CIO KR

일기 예보에 관심 없는 사람이 있을 수는 있지만 날씨 변화에 자유로운 사람은 그리 많지 않다. 원하는 시점이나 기간의 날씨를 최대한 정확하게 예측할 수 있다면, 그렇지 못했을 때 잃을 수 있는 많은 것을 지킬 수 있다. 다양하고 복잡한 변수를 고려해야 하는 수치예보모델과 값비싼 슈퍼컴퓨터가 날씨 예측에 필요한 이유다.

그런 점에서 구글 딥마인드가 최근 사이언스(Science)에 게재한 논문을 통해 발표한 그래프캐스트(GraphCast)는 주목할만하다. 그래프캐스트는 과거 수십 년간의 날씨 데이터를 머신러닝과 GNN(Graph Neural Network)을 활용해 예측하는 AI 모델이다. 유럽중기기상예보센터(ECMWF)의 기상 시뮬레이션 시스템인 고해상도 예보(HRES ; High Resolution Forecast)와 비교할 때 더 빠르고 정확하게 날씨를 예측한다고 회사는 논문을 통해 밝혔다.

그래프캐스트에 6시간 전 날씨 상태와 현재 날씨 상태를 입력 입력하면 6시간 후의 날씨를 예측한다. 그런 다음 이 프로세스를 6시간 단위로 롤백하여 최대 10일 기간의 최신 예보를 제공한다. (자료 : Google Deepmind)

일반적인 날씨 예측뿐만 아니라 태풍, 홍수, 가뭄 등과 같은 기상 이변에 대한 조기 경고 등을 제공할 수도 있다. 이상 기후로 인해 몸살을 앓고 있는 지구촌의 기후 변화를 예측하고, 이를 기반으로 재난과 재해를 예방할 수 있는 것이다. 이를 위해 구글 딥마인드는 그래프캐스트의 AI 모델 코드를 오픈소스로 제공해 전 세계 과학자나 기상 전문가들이 자유롭게 활용할 수 있도록 했다.

현재의 날씨 예측은 수치 예보(NWP ; Numerical Weather Prediction)를 기반으로 한다. 복잡하고 다양한 변수를 사용하는 방정식이 포함된 수치예보 알고리즘을 고성능 슈퍼컴퓨터로 계산해서 기압, 온도, 습도, 바람, 강우 등 다양한 기상 요소를 예측한다. 따라서 슈퍼컴퓨터의 성능과 기상 관측소에서 수집한 데이터의 정확성이 예보 속도, 기간, 정확성을 좌우한다.

그래프캐스트는 유럽중기기상예보센터에서 축적한 40년 동안의 날씨 분석 데이터를 학습에 활용했다. 현재 또는 최근에 관측한 기상 데이터가 아니라, 과거의 날씨 정보를 기반으로 인공지능을 학습시킨 것이다. 이렇게 학습한 내용을 기반으로 이전의 수치예보모델에서 불완전했던 부분을 채워 예측하는 방식을 사용한다.

예측 지역 범위는 경위도 0.25도의 해상도로, 적도를 기준으로 할 때 가로 세로 각각 28km 범위를 하나의 단위로 날씨를 예측한다. 이는 지구 전체를 100만 개가 넘는 그리드 포인트로 나누어 예측하는 셈이다. 각 그리드 포인트에서 온도, 풍속, 풍향, 평균 해수면 기압을 포함한 5개의 지표 변수와 특정 습도, 풍속과 풍향, 온도 등 6가지 대기 변수를 37개 고도 수준별로 예측한다.

구글 딥마인드 그래프캐스트 팀의 레미 람은 "그래프캐스트로 10일간의 예측을 생성하는 데는 단일 구글 TPU v4 머신에서 1분도 채 걸리지 않았다. 이에 비해 고해상도 예보와 같은 기존 접근 방식을 사용하여 10일을 예측하려면, 수백 대의 컴퓨터가 있는 슈퍼컴퓨터에서 몇 시간씩 계산해야 한다"라고 밝혔다.

"또한, HRES와 비교한 종합적인 성능 평가에서 그래프캐스트는 1,380개 테스트 변수 및 예측 리드 타임의 90% 이상에서 더 정확한 예측을 제공했다(자세한 내용은 사이언스 논문 참조). 정확한 예측이 가장 중요한 대류권, 즉 지구 표면에서 가장 가까운 6~20km 상공의 대기권으로 평가 범위를 제한했을 때, 우리 모델은 미래 날씨에 대한 테스트 변수의 99.7%에서 HRES보다 더 우수한 성능을 보였다"라고 전했다.

설명에 따르면 그래프캐스트는 심각한 기상 현상을 찾는 훈련을 받지 않았음에도, 기존의 예측 모델보다 더 빨리 악천후를 식별하는 것으로 나타났다. 간단한 사이클론 예측기를 그래프캐스트에 직접 적용하면, 기존의 HRES 모델보다 사이클론 이동을 더 정확하게 예측할 수 있다. 이상 기후로 인한 재해와 재난 대비에도 효과적으로 사용할 수 있을 것으로 기대가 되는 부분이다. ciokr@idg.co.kr

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“유료 VPN, 분명한 가치 있다” VPN 선택 가이드

VPN (가상 사설 네트워크, Virtual Private Network)은 인터넷 사용자에게 개인 정보 보호와 보안을 제공하는 중요한 도구로 널리 인정받고 있다. VPN은 공공 와이파이 환경에서도 데이터를 안전하게 전송할 수 있고, 개인 정보를 보호하는 데 도움을 준다. VPN 서비스의 수요가 증가하는 것도 같은 이유에서다. 동시에 유료와 무료 중 어떤 VPN을 선택해야 할지 많은 관심을 가지고 살펴보는 사용자가 많다. 가장 먼저 사용자의 관심을 끄는 것은 별도의 예산 부담이 없는 무료 VPN이지만, 그만큼의 한계도 있다. 무료 VPN, 정말 괜찮을까? 무료 VPN 서비스는 편리하고 경제적 부담도 없지만 고려할 점이 아예 없는 것은 아니다. 보안 우려 대부분의 무료 VPN 서비스는 유료 서비스에 비해 보안 수준이 낮을 수 있다. 일부 무료 VPN은 사용자 데이터를 수집해 광고주나 서드파티 업체에 판매하는 경우도 있다. 이러한 상황에서 개인 정보가 유출될 우려가 있다. 속도와 대역폭 제한 무료 VPN 서비스는 종종 속도와 대역폭에 제한을 생긴다. 따라서 사용자는 느린 인터넷 속도를 경험할 수 있으며, 높은 대역폭이 필요한 작업을 수행하는 데 제약을 받을 수 있다. 서비스 제한 무료 VPN 서비스는 종종 서버 위치가 적거나 특정 서비스 또는 웹사이트에 액세스하지 못하는 경우가 생긴다. 또한 사용자 수가 늘어나 서버 부하가 증가하면 서비스의 안정성이 저하될 수 있다. 광고 및 추적 일부 무료 VPN은 광고를 삽입하거나 사용자의 온라인 활동을 추적하여 광고주에게 판매할 수 있다. 이 경우 사용자가 광고를 보아야 하거나 개인 정보를 노출해야 할 수도 있다. 제한된 기능 무료 VPN은 유료 버전에 비해 기능이 제한될 수 있다. 예를 들어, 특정 프로토콜이나 고급 보안 기능을 지원하지 않는 경우가 그렇다. 유료 VPN의 필요성 최근 유행하는 로맨스 스캠은 인터넷 사기의 일종으로, 온라인 데이트나 소셜 미디어를 통해 가짜 프로필을 만들어 상대를 속이는 행위다. 이러한 상황에서 VPN은 사용자가 안전한 연결을 유지하고 사기 행위를 방지하는 데 도움이 된다. VPN을 통해 사용자는 상대방의 신원을 확인하고 의심스러운 활동을 감지할 수 있다. 그 외에도 유료 VPN만의 강점을 적극 이용해야 하는 이유는 다음 3가지로 요약할 수 있다. 보안 강화 해외 여행객이 증가함에 따라 공공 와이파이를 사용하는 경우가 늘어나고 있다. 그러나 공공 와이파이는 보안이 취약해 개인 정보를 노출할 위험이 있다. 따라서 VPN을 사용하여 데이터를 암호화하고 개인 정보를 보호하는 것이 중요하다. 서프샤크 VPN은 사용자의 개인 정보를 안전하게 유지하고 해킹을 방지하는 데 유용하다. 개인 정보 보호 인터넷 사용자의 검색 기록과 콘텐츠 소비 패턴은 플랫폼에 의해 추적될 수 있다. VPN을 사용하면 사용자의 IP 주소와 로그를 숨길 수 있으며, 개인 정보를 보호할 수 있다. 또한 VPN은 사용자의 위치를 숨기고 인터넷 활동을 익명으로 유지하는 데 도움이 된다. 지역 제한 해제 해외 여행 중에도 한국에서 송금이 필요한 경우가 생길 수 있다. 그러나 IP가 해외 주소이므로 은행 앱에 접근하는 것이 제한될 수 있다. VPN을 사용하면 지역 제한을 해제해 해외에서도 한국 인터넷 서비스를 이용할 수 있다. 따라서 해외에서도 안전하고 편리하게 인터넷을 이용할 수 있다. 빠르고 안전한 유료 VPN, 서프샤크 VPN 뛰어난 보안 서프샤크 VPN은 강력한 암호화 기술을 사용하여 사용자의 인터넷 연결을 안전하게 보호한다. 이는 사용자의 개인 정보와 데이터를 보호하고 외부 공격으로부터 사용자를 보호하는 데 도움이 된다. 다양한 서버 위치 서프샤크 VPN은 전 세계 곳곳에 여러 서버가 위치하고 있어, 사용자가 지역 제한된 콘텐츠에 액세스할 수 있다. 해외에서도 로컬 콘텐츠에 손쉽게 접근할 수 있음은 물론이다. 속도와 대역폭 서프샤크 VPN은 빠른 속도와 무제한 대역폭을 제공하여 사용자가 원활한 인터넷 경험을 누릴 수 있도록 지원한다. 온라인 게임, 스트리밍, 다운로드 등 대역폭이 필요한 활동에 이상적이다. 다양한 플랫폼 지원 서프샤크 VPN은 다양한 플랫폼 및 디바이스에서 사용할 수 있다. 윈도우, 맥OS, iOS, 안드로이드 등 다양한 운영체제 및 디바이스에서 호환되어 사용자가 어디서나 안전한 인터넷을 즐길 수 있다. 디바이스 무제한 연결 서프샤크 VPN은 무제한 연결을 제공하여 사용자가 필요할 때 언제든지 디바이스의 갯수에 상관없이 VPN을 사용할 수 있다.

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