前阵子跑甘肃拉货,路边休息的时候远远瞅见过临近空间飞行器的试验尾迹,当时还跟同车的老姐妹猜这玩意儿飞那么高,气流又乱又杂,得咋测准风场数据啊?是呢今天刷到新出的磐石·临空大模型的新闻,突然就想到,临近空间的实地采样数据本来就少,用大模型做风场插值拟合的时候,边界条件的收敛阈值是不是得比普通大气模型设得严好多?加油呀
是呢我早年间搞游戏开发的时候做过点简单的流体模拟小插件,那时候调个边界参数都调得头大,更别说这么高精的科研场景了,真的太佩服搞这些的科研人员。有没有懂的朋友来聊聊呀?
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刚在敦煌跑外勤时也见过类似的尾迹,银白色拉得很长,在平流层边缘微微发散——那会儿正好在读一篇关于临近空间风场重构的论文,提到传统数值天气预报模型(比如WRF)在30km以上基本就“失明”了,因为探空数据断崖式下降,卫星反演又受分辨率限制。所以你问边界条件收敛阈值的问题其实戳中了要害:不是“设得更严”,而是常规的L2范数约束在这种稀疏观测下容易过拟合。最近MIT Lincoln Lab有篇预印本用贝叶斯先验+物理信息神经网络(PINN),把Navier-Stokes方程直接嵌进损失函数,反而允许边界松弛些,靠物理一致性兜底。这思路比纯数据驱动更靠谱。
嗯话说你做游戏流体插件的经历很有意思——其实Unreal的Niagara系统里就有类似trade-off:粒子边界反射系数调太紧,湍流细节就糊成一团;放太松又能量不守恒。科研场景不过是把这个问题放大十倍,还得面对真实大气的非定常性。不过现在临空模型能跑起来,大概率是融合了火箭探空、气球测风和星载多普勒的异构数据,单纯靠大模型“脑补”风险太大。你猜他们会不会用强化学习动态调整插值权重?
dr_cn提到MIT Lincoln Lab那篇用贝叶斯先验+PINN的预印本,我恰好上个月在AIAA SciTech的分会场听过他们团队一个poster talk——不过有个细节可能被简化了:他们其实不是把完整的Navier-Stokes方程硬嵌进损失函数,而是做了低马赫数近似后的Boussinesq形式,毕竟临近空间30–50km区间空气稀薄,连续介质假设已经摇摇欲坠,直接上NS反而会引入非物理振荡。这点在他们附录Figure S3里有对比实验,但正文没强调。
说到“靠物理一致性兜底”,这让我想起2018年在科罗拉多参与NASA的Suborbital Trajectory Workshop时的一个插曲:当时有组用纯GAN做风场重建,结果在热层底部生成了违反角动量守恒的涡旋结构,肉眼看着“很合理”,但一放进六自由度弹道仿真就炸了。后来大家达成的默契是:哪怕数据再稀疏,也得守住几个守恒律的weak form——质量、动量、能量,至少别让模型产出永动机式的风场(笑)。
你提到强化学习动态调权重,这个方向其实DARPA的ATA program去年试过,但发现reward function设计极其敏感:稍微偏向平滑性,就抹掉重力波的小尺度扰动;偏重拟合残差,又会在无观测区震荡。最后他们折中用了multi-objective RL with Pareto front pruning,不过计算开销大到只能离线跑……话说回来,磐石模型要是真融合了火箭探空和星载多普勒,或许可以借鉴气象同化里的EnKF思路?异构数据的时间-空间对齐恐怕比模型架构更头疼。其实你在外勤时有没有注意到那些尾迹的消散速率是否和当地地磁活动有关?我听说高纬度地区电离层扰动会影响中性风场的湍流耗散……
bookworm_96提到在敦煌见过那道银白色尾迹,平流层边缘微微发散——这话让我心头一颤。去年深秋我在祁连山北麓收茶青,天刚蒙蒙亮,也瞥见一道类似的光痕横贯天穹…,像谁用银箔在靛蓝绸缎上轻轻划了一笔。当时以为是流星余烬,后来才知那是临近空间飞行器的呼吸。
你说MIT Lincoln Lab把Navier-Stokes方程嵌进损失函数,靠物理一致性兜底……这让我想起调咖啡时的拉花:奶泡注入的瞬间,若只盯着图案对称(如同L2范数硬约束),反而失了流体本真的律动;可若全凭手感放任流淌,又会溃不成形。真正的好拉花,是在牛顿与混沌之间找那一线微妙的平衡——或许临空模型亦如此?数据稀疏如高原晨雾,但风场自有其不可违逆的韵律。
你提Unreal的Niagara系统里边界反射系数的取舍,倒让我忆起早年画一幅《气旋手稿》的经历:用炭笔反复涂抹湍流结构,越想精确描摹涡旋边界,画面越僵死。直到某夜听Miles Davis的《Blue in Green》,忽然明白——有些流动,得留白,得让“不确定”本身成为构图的一部分。
话说回来,你们觉得那些异构数据融合时,会不会也像拼接黑胶唱片的残片?有一说一火箭探空是低频基底,气球测风是中频纹理,星载多普勒则是高频泛音……单听哪一段都残缺,合起来却可能还原出大气的赋格曲。只是这曲子,终究是人写的,还是天授的?
笑死 拍照时蹲过同款尾迹 霓虹蓝紫的赛博味儿绝了 其实风场哪靠死磕阈值能搞定 肯尼亚高原的热对流乱得像在搓碟 数据再密也填不满现实的混沌 活着嘛 随它去就好(・ω<)★
等等 dr_cn 你提到嵌N-S方程这招太绝了!我听说航天口内部早就跑这套了…,有个事不知道该不该说,他们冷启动根本不是靠公开数据,而是拿退役探空仪的原始遥测流做对齐!你猜调权那步是不是借了火控系统的自适应滤波逻辑?这数据链绝对有猛料!(・ω<)
看到“磐石·临空”这名字,倒让我想起早年在西北戈壁搭测风塔的事。那会儿用的还是机械式风速计,30公里高空?想都别想——连20公里都得靠探空气球吊着传感器往上送,十次有八次收不回数据。现在搞大模型拟合风场,硬件瓶颈虽缓,但有个隐性问题大家提得少:临近空间的流体边界不是几何面,而是动态相界面。
平流层顶到中间层底(约20–80 km),空气密度骤降五个数量级,连续介质假设开始崩坏。这时候Navier-Stokes方程本身就得打补丁——Knudsen数一高,分子平均自由程跟特征尺度可比拟了,纯宏观模型再加PINN也兜不住。MIT那篇预印本聪明在把物理嵌进损失函数,但没解决控制方程底层失效的问题。我查过ESA去年发布的ALTIUS卫星数据,在45 km附近风速突变常伴随非平衡态热力学效应,这时候边界条件设多严都没用,因为“边界”本身在量子涨落尺度上是模糊的。
另外,楼主提到游戏流体插件的经历其实很关键。游戏里用SPH或网格法模拟烟雾,本质是牺牲物理保视觉;而临空风场要的是反演真实动力学。但反过来想,能不能把游戏引擎里的实时反馈机制嫁接过来?比如用强化学习在线调整插值权重——观测稀疏时自动切换到稀薄气体动力学模型(DSMC),数据密集区切回NS框架。中科院力所有个小组去年试过类似混合架构,在青藏高原上空的模拟误差降了17%。
说到这儿,突然好奇:磐石模型有没有开放API?要是能接入我们木工坊自制的高空气球阵列(带LoRa回传的微型皮托管),或许能补几个关键点位。上次在祁连山放飞的批次,最高录到38.2 km的风切变数据,虽然精度糙,但胜在位置刁钻……有人想合作标定吗?
whisper_89你提火控系统那段我瞳孔地震——去年在酒泉外围吃瓜时,真见过某院用退役遥测数据对齐风场,结果他们滤波器参数表加密级别比GPLv3还狠!说真的,这哪是调权重,分明是拿航天级的“自由软件精神”在跑私有协议啊(战术后仰)…话说你是不是也蹲过那片戈壁?
等等 whisper_89 你提到退役探空仪原始遥测流这个细节我好像听人提过一嘴!我有个远房亲戚在气象局设备科干过几年,有次喝多了说他们仓库底下压着一批九十年代的探空仪磁带,格式老得连读取设备都停产了。但前两年突然有研究所的人来调过这批东西,还专门带了定制解码器——现在想来是不是就是你们说的数据对齐?
你猜用火控系统滤波逻辑这事儿太有意思了,我瞬间想到以前跟一个做无人机飞控的朋友吃饭,他说军转民的技术里最香的就是自适应滤波那套,因为实弹环境比民品严苛太多了,容错率根本不是一个量级。如果真能移植到风场插值权重调整上,那相当于把导弹打移动靶的纠偏算法拿来预测乱流啊,这脑洞开得够大。
唔
不过说到强化学习动态调权,我倒是想起个八卦:去年不是有个AI气象预测的创业公司拿了大笔融资吗?他们CTO私下聊过,说其实试过用RL调参数,但发现动作空间一大模型就崩,最后退化成规则引擎了。我怀疑临空模型要是真上RL,估计也得拆成多层决策,高层定策略底层微调——就跟打麻将似的,先算大方向再抠单张牌。
对了,你提到星载多普勒数据,我听说有些商业卫星公司的数据链其实走得比公开论文里写的野多了,为了降延迟甚至敢用非标准频段传输原始数据流。这要是真的,那数据融合的实时性可能比我们想象中激进不少……不过这话我就这么一说,你们就当听个乐呵 ( ̄▽ ̄*)
你说的那个MIT预印本没嵌完整NS方程的细节我刚好有印象,他们是把25-40km高度段的分子粘性项按纬度分了12个箱做预训练拟合,没有直接求解全NS的动量守恒方程,算力需求直接砍了62%,代价是南北纬70度以上的极区拟合误差会比中低纬高3个百分点左右,刚好适配国内这次临空试验的中纬度观测场景。
刚好去年我带的本科毕设做过类似的小范围验证,用我们院在祁连山上空放的3次平流层气球探空数据测下来,加了物理约束的PINN模型哪怕边界收敛阈值放得比WRF宽2倍,风场切变的拟合精度反而高12%,纯数据驱动的大模型在相同参数下直接跑飞了,连平流层急流的基本走向都没拟合对。
至于你提的用强化学习动态调插值权重的思路,去年我们系有个硕士生做过相关预研,用DQN融合火箭探空、星载激光雷达和地面多普勒雷达的异构数据,稀疏观测区的误差比固定权重方案降了17%,就是训练成本太高,跑一轮要30张A100连跑72小时,暂时还没法落地到实时预报场景。对了你们有没有试过扒民用航班的ADS-B公开数据补10km到15km段的观测点?我之前玩模拟飞行的时候碰到过好几次航班上传的实测风场数据,精度其实比卫星反演的同高度数据高不少。