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FuXi_v21

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Model card

FuXi_v21

模型介绍

FuXi-2.1（伏羲2.1）是由复旦大学联合上海人工智能实验室（SAIS）开发的一个全球确定性机器学习天气预报模型。其理论根据依然是 FuXi 论文。

论文：FuXi: A cascade machine learning forecasting system for 15-day global weather forecast

https://arxiv.org/abs/2306.12873

模型描述

该模型旨在解决AI气象模型预报结果“过于平滑”的行业痛点，在保持均方根误差（RMSE）等传统指标不下降的前提下，生成更清晰、细节更丰富的预报场，从而提升对强降水、大风等极端天气事件的捕捉能力。

适用场景

场景 说明
全球天气预报训练 使用 C85 ERA5 HDF5 数据训练 FuXi v2.1。
本地快速验证 使用合成 HDF5 数据检查数据读取、训练、推理和推理结果可视化。
ModelScope/OneCode 运行 作为独立模型包下载后安装依赖并运行脚本。
多卡训练 使用 torchrun 运行 DDP 多卡训练。

使用说明

1. OneCode 使用

可通过 OneCode 在线环境体验智能化一键式 AI4S 编程：

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2. 手动安装使用

硬件要求

  • 推荐使用 GPU 或 DCU 运行。
  • CPU 可以用于导入和小配置连通性验证，完整训练和推理速度较慢。
  • DCU 用户需要预先安装 DTK，建议使用 DTK 25.04.2 以上版本或与当前集群匹配的 OneScience 推荐版本。

下载模型包

modelscope download --model OneScience/FuXi_v21 --local_dir ./FuXi_v21
cd FuXi_v21

安装运行环境

DCU环境

# 请首先激活DTK及CONDA
conda create -n onescience311 python=3.11 -y
conda activate onescience311
# 支持uv安装
pip install onescience[earth-dcu] -i http://mirrors.onescience.ai:3141/pypi/simple/  --trusted-host mirrors.onescience.ai

GPU环境

# 请首先激活CONDA
conda create -n onescience311 python=3.11 -y libstdcxx-ng=12 libgcc-ng=12 gcc_linux-64=12 gxx_linux-64=12
conda activate onescience311
# 支持uv安装
pip install onescience[earth-gpu] -i http://mirrors.onescience.ai:3141/pypi/simple/  --trusted-host mirrors.onescience.ai

训练数据介绍

训练入口使用 OneScience ERA5Dataset，数据根目录由 conf/config.yaml 的 paths.data_root 指定。OneScience 社区提供可供接口验证和训练的数据切片：

modelscope download --dataset OneScience/ERA5 --local_dir ./data

生成虚拟数据

真实 HDF5 文件需要包含 fields 数据集、C85 变量属性、6 小时时间间隔以及归一化统计量。没有真实数据时，可生成协议兼容的合成文件：

python scripts/fake_data.py

训练

单卡：

python scripts/train.py

多卡：

torchrun --nproc_per_node=8 scripts/train.py

训练检查点默认保存为 data/checkpoint/model_bak.pth，指标保存为 output/training/metrics.json。

训练权重

本仓库在 weights/ 文件夹内提供基于 ERA5 再分析数据训练的权重，权重文件即将上传，预计将于近期完成。

推理

python scripts/inference.py

推理结果默认保存到 output/inference/forecast.nc。

评估和可视化

python scripts/result.py

默认生成 figures/fuxi21_t2m.png。

OneScience 官方信息

平台 OneScience 主仓库 Skills 仓库
Gitee https://gitee.com/onescience-ai/onescience https://gitee.com/onescience-ai/oneskills
GitHub https://github.com/onescience-ai/OneScience https://github.com/onescience-ai/oneskills

引用与许可证

  • 本项目是 FuXi v2.1 的模型复现，不代表复旦大学官方发布的权重或训练配方。
  • 本适配目录按 Apache License 2.0 元数据发布；ERA5 数据、OneScience 和 FuXi 上游实现的许可证及使用条件以各自官方声明为准。