來(lái)源：ScienceAI

編輯：coisini

人造衛(wèi)星每天都在捕獲信息豐富的圖像和測(cè)量數(shù)據(jù)，為科研人員提供近乎實(shí)時(shí)的地球全景。

這些數(shù)據(jù)影響力巨大，但其復(fù)雜性、多模態(tài)特性及高頻更新率帶來(lái)了挑戰(zhàn)：如何有效關(guān)聯(lián)異構(gòu)數(shù)據(jù)集并充分發(fā)揮其價(jià)值？

今天，Google DeepMind 宣布推出一個(gè)如同虛擬衛(wèi)星的 AI 系統(tǒng) ——AlphaEarth Foundations，通過(guò)將海量地球觀測(cè)數(shù)據(jù)整合為計(jì)算機(jī)可輕松處理的統(tǒng)一數(shù)字表征（即「嵌入向量」），實(shí)現(xiàn)了對(duì)全球陸地及沿海水域的精準(zhǔn)高效刻畫(huà)。

技術(shù)報(bào)告：

https://storage.googleapis.com/deepmind-media/DeepMind.com/Blog/alphaearth-foundations-helps-map-our-planet-in-unprecedented-detail/alphaearth-foundations.pdf

AlphaEarth Foundations 能為科學(xué)家提供更完整、連貫的地球演變?nèi)?，助力其在糧食安全、森林砍伐、城市擴(kuò)張和水資源等關(guān)鍵議題上做出更明智的決策。

Google DeepMind CEO 德米斯?哈薩比斯（Demis Hassabis）表示：「AlphaEarth Foundations 能將 PB 級(jí)衛(wèi)星數(shù)據(jù)整合成地球的單一數(shù)字化表征，將為科學(xué)家提供近乎實(shí)時(shí)，具有驚人空間精度的地球視圖?！?/p>

還有網(wǎng)友認(rèn)為這是谷歌朝著「地球版 ChatGPT」邁了一大步。

AlphaEarth Foundations 運(yùn)作機(jī)制

AlphaEarth Foundations 通過(guò)解決兩大核心難題 —— 數(shù)據(jù)過(guò)載與信息不一致，為理解地球提供了強(qiáng)大的新視角。

首先，該系統(tǒng)整合了數(shù)十種公共來(lái)源的海量數(shù)據(jù)，包括光學(xué)衛(wèi)星圖像、雷達(dá)掃描、3D 激光測(cè)繪、氣候模擬等。通過(guò)將這些信息編織成網(wǎng)，AlphaEarth Foundations 能以 10 米 ×10 米的高精度網(wǎng)格對(duì)全球陸地及近海水域進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)非常精準(zhǔn)的時(shí)序變化追蹤。

其次，該系統(tǒng)極大提升了數(shù)據(jù)的實(shí)用價(jià)值。其核心創(chuàng)新在于能為每個(gè)網(wǎng)格生成高度壓縮的摘要文件。經(jīng)測(cè)試，這些摘要文件所需存儲(chǔ)空間僅為同類 AI 系統(tǒng)的 1/16，使得行星級(jí)規(guī)模分析的成本大幅降低。

這一突破讓科學(xué)家首次能夠按需生成細(xì)節(jié)豐富、標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的世界地圖，他們擁有了一種全新的地理空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)架構(gòu)。

例如，通過(guò)將紅、綠、藍(lán)三色分別分配給嵌入字段的 64 個(gè)維度中的 3 個(gè)維度， AlphaEarth Foundations 可以透過(guò)云層清晰地展現(xiàn)出處于不同階段的農(nóng)田，如下圖所示。

如下圖所示，AlphaEarth Foundations 通過(guò)從視頻序列中提取非均勻采樣的幀，實(shí)現(xiàn)對(duì)時(shí)間軸上任意位置的索引，進(jìn)而使模型能夠構(gòu)建連續(xù)觀測(cè)視圖，同時(shí)整合多元測(cè)量數(shù)據(jù)。

為確保該系統(tǒng)具備實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)其性能進(jìn)行了嚴(yán)格測(cè)試。

與傳統(tǒng)方法及其他 AI 制圖系統(tǒng)相比，AlphaEarth Foundations 始終保持著最高精度。尤為關(guān)鍵的是，它在標(biāo)注數(shù)據(jù)稀缺的場(chǎng)景下仍能保持優(yōu)異性能，能在多領(lǐng)域稀疏數(shù)據(jù)任務(wù)中全面超越現(xiàn)有特征提取方法。

測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，AlphaEarth Foundations 的平均錯(cuò)誤率比其他模型低 24%，充分證明了其卓越的學(xué)習(xí)效能。

AlphaEarth Foundations 的突破性性能源自多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新：

• 自適應(yīng)解碼架構(gòu)：將時(shí)間與傳感器參數(shù)作為連續(xù)變量納入隱式解碼器，并配建關(guān)聯(lián)損失函數(shù)。

• 空間密集型時(shí)序瓶頸：通過(guò)時(shí)間條件化特征匯總，實(shí)現(xiàn)信息濃縮。

• 地理文本精準(zhǔn)對(duì)齊：實(shí)現(xiàn)像素級(jí)空間精度與地理標(biāo)記文本的關(guān)聯(lián)。

基于衛(wèi)星嵌入數(shù)據(jù)集生成定制地圖

依托 AlphaEarth Foundations，Google Earth Engine 中的衛(wèi)星嵌入數(shù)據(jù)集已成為同類最大規(guī)模數(shù)據(jù)庫(kù)。

聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織、哈佛森林、地球觀測(cè)組織、MapBiomas、俄勒岡州立大學(xué)、空間信息學(xué)小組及斯坦福大學(xué)等全球機(jī)構(gòu)正在使用這套嵌入數(shù)據(jù)集，創(chuàng)建能產(chǎn)生實(shí)際洞察的定制地圖。

例如，「全球生態(tài)系統(tǒng)圖譜」計(jì)劃正運(yùn)用該數(shù)據(jù)集，幫助各國(guó)將未測(cè)繪生態(tài)系統(tǒng)歸類為海岸灌叢帶、超干旱沙漠等類別。

AlphaEarth Foundations 標(biāo)志著人類理解地球動(dòng)態(tài)的重大進(jìn)步。

谷歌表示未來(lái)將運(yùn)用 AlphaEarth Foundations 生成更多嵌入數(shù)據(jù)，并與 Gemini 等通用推理大模型結(jié)合，釋放更大價(jià)值。

在應(yīng)用方面，谷歌還將持續(xù)探索 AlphaEarth Foundations 時(shí)序分析能力的最佳應(yīng)用場(chǎng)景，以應(yīng)對(duì)地球面臨的緊迫挑戰(zhàn)。

參考內(nèi)容：https://deepmind.google/discover/blog/alphaearth-foundations-helps-map-our-planet-in-unprecedented-detail/

閱讀最新前沿科技趨勢(shì)報(bào)告，請(qǐng)?jiān)L問(wèn)歐米伽研究所的“未來(lái)知識(shí)庫(kù)”

https://wx.zsxq.com/group/454854145828

未來(lái)知識(shí)庫(kù)是“ 歐米伽 未來(lái)研究所”建立的在線知識(shí)庫(kù)平臺(tái)，收藏的資料范圍包括人工智能、腦科學(xué)、互聯(lián)網(wǎng)、超級(jí)智能，數(shù)智大腦、能源、軍事、經(jīng)濟(jì)、人類風(fēng)險(xiǎn)等等領(lǐng)域的前沿進(jìn)展與未來(lái)趨勢(shì)。目前擁有超過(guò)8000篇重要資料。每周更新不少于100篇世界范圍最新研究資料。 歡迎掃描二維碼或訪問(wèn)https://wx.zsxq.com/group/454854145828進(jìn)入。