AI는 글로벌 홍수 예측 신뢰성을 향상시킵니다

사람들은 위기 상황에서 자신과 사랑하는 사람들을 보호하기 위해 Google에서 신뢰할 수 있는 정보를 찾습니다. 홍수, 가장 흔한 자연재해로, 약 15억 명, 즉 세계 인구의 약 19%가 심각한 홍수 위험에 직면해 있습니다. 홍수는 생명을 위협할 뿐만 아니라 매년 전 세계적으로 약 500억 달러의 경제적 손실을 초래합니다.

역사적으로 대규모 홍수 예측은 문제의 복잡성과 필요한 자원 및 데이터 부족으로 인해 어려웠습니다. 전 세계 하천의 극히 일부만 유량계로 모니터링되기 때문에, 특히 개발도상국과 소외된 지역사회 주민들에게 큰 안전 문제였습니다.

Nature에 발표된 새로운 논문에서 우리는 AI가 홍수 예측을 혁신하여 기후 변화로 가장 큰 피해를 입는 지역에 도달할 수 있는 방법을 탐구했습니다. 우리의 연구 결과는 AI가 최대 7일 전까지 하천 홍수를 더 정확하게 예측하는 데 도움이 되었음을 보여줍니다. 이를 통해 80개국, 4억 6천만 명을 포괄하는 홍수 예측을 제공할 수 있었습니다. 또한 가능한 경우 Google Search, Google Maps, Android 알림을 통해 이러한 예측을 제공합니다.

우리의 연구 블로그는 논문을 더 깊이 파헤쳐 Google Research의 AI 기반 글로벌 수문 기술이 현재 표준에 비해 홍수 예측을 크게 향상시킬 수 있음을 보여줍니다. 이는 특히 홍수 데이터가 제한된 국가에서 중요하며, 전 세계적으로 예측을 확장할 수 있게 했습니다. 조기 경보 시스템은 사망자를 크게 줄일 수 있으며, 예측 리드 타임 연장은 지역사회에 큰 변화를 가져옵니다. 우리의 기술은 글로벌 나우캐스트의 신뢰성을 평균 0일에서 5일로 확장했으며, AI를 사용해 아프리카와 아시아의 예측을 유럽 수준으로 개선했습니다.

이 정보는 이제 사람들, 지역사회, 정부, 구호 단체가 선제적 조치를 취하고 취약한 인구를 보호할 수 있는 도구입니다. 데이터가 부족하고 홍수 영향이 큰 지역에서는 특히 쉬운 여정이 아니었습니다. 최신 논문을 발표하면서, AI를 활용해 정확한 하천 홍수 예측을 추구한 여정의 주요 순간들을 되돌아봅니다:

인도에서의 첫 번째 시범 프로젝트가 우리에게 귀중한 교훈을 주었습니다

우리의 여정은 인도 파트나 지역에서의 시범 프로젝트로 시작되었습니다. 파트나가 위치한 비하르주는 인도에서 홍수가 가장 빈번한 주 중 하나로, 많은 주민이 끊임없는 파괴적인 홍수 위협에 직면해 있습니다. 우리는 지역 당국과 협력하여 실시간 데이터를 사용해 홍수 예측을 개발했고, 2018년에 이를 Google Public Alerts에 통합했습니다.

우리는 역사적 사건, 하천 수위, 지형 데이터를 혼합하여 모델에 입력하고 수십만 번의 시뮬레이션을 실행하여 상세한 하천 홍수 예측을 생성했습니다. 이 방법은 특정 지역에 대한 정밀도를 목표로 했지만, 궁극적인 목표는 글로벌 과제를 해결하는 것이었습니다. 우리는 기계 학습이 전 세계적으로 홍수 예측을 확장하는 데 도움이 될 것이라고 믿었습니다.

연구 및 과학 커뮤니티와의 협력 시작

2019년에 우리는 홍수 예측 범위를 12배 확장하여 영향을 받는 지역의 사람들에게 80만 개의 경보를 보냈으며, 예측 기술을 개선했습니다. 기계 학습의 잠재력을 깊이 파고들면서 학술 연구자들과 협력하여 수문 물리 기반 홍수 시뮬레이션을 우리의 AI 방법과 융합하기 시작했습니다.

정확한 홍수 예측을 위한 Long Short-Term Memory networks (LSTMs)와의 연구 및 발전은 글로벌 엔드투엔드 홍수 예측 플랫폼을 구상하도록 영감을 주었습니다. 이 플랫폼은 홍수 유량계가 없는 지역에서도 신뢰할 수 있는 정보를 제공할 것입니다.

홍수 예측 확장, 하지만 지역 데이터 가용성에 제한

인도 시범 프로젝트의 성공을 바탕으로 우리는 인도 전역과 방글라데시로 예측을 확대하여 3억 6천만 명에게 도달했습니다. 기술 발전 덕분에 최대 48시간 전까지 예측을 관리했습니다. 그러나 우리의 모델은 지역 유량 데이터에 의존했기 때문에 다른 국가로 확장하는 데 어려움이 있었습니다.

글로벌 AI 기반 홍수 예측 모델로의 전환 및 80개국 이상으로 확장

지역 데이터에 의존하는 한계를 인식하고, AI 연구가 발전하면서 우리는 글로벌 모델로 전환했습니다. 우리는 글로벌 데이터 소스를 사용하여 LSTM 네트워크를 훈련시켜 지역 유량 데이터가 없는 지역에서도 홍수를 예측하는 것을 목표로 했습니다.

2022년에 우리는 Flood Hub 플랫폼을 출시하여 데이터 부족으로 예측이 제한적이었던 아프리카 15개국을 포함한 20개국에서 예측을 제공했습니다. 2023년까지 아프리카, 아시아-태평양, 유럽, 남중미 60개국으로 확장하여 4억 6천만 명을 포괄했습니다. 이제 Flood Hub에서 실시간 예측은 개발도상국의 많은 취약한 지역사회에 무료로 제공됩니다. 글로벌 AI 기반 모델 덕분에 아프리카의 홍수 예측 접근성은 이제 유럽과 동등합니다.

파트너십 협력

과학과 연구를 발전시키고 가장 필요한 곳에서 실질적인 변화를 만들기 위해 학계, 지역 정부, 국제 기구와의 협력이 중요하다는 것을 알고 있습니다.

우리는 국제 구호 단체들과 협력하여 실행 가능한 홍수 예측을 제공하고, 세계기상기구(WMO)와 협력하여 특히 2027년까지 모든 사람에게 기후 위험에 대한 조기 경보를 제공하는 Early Warnings for All 이니셔티브를 지원합니다. 또한 AI가 국가 홍수 예측 기관이 직면한 실제 과제를 해결할 수 있는 방법을 연구하고 있습니다.

우리는 연례 워크숍과 Caravan 프로젝트와 같은 이니셔티브를 통해 학계 및 수문 기구와 긴밀히 협력하여 기존 데이터셋을 표준화하고 집계했습니다.

우리의 여정은 아직 끝나지 않았습니다

기후 변화가 악화되면서 홍수는 예기치 않게 발생할 수 있습니다. 우리의 목표는 연구와 기술을 계속 활용하여 커버리지를 확대하고, 돌발 홍수 및 도시 홍수와 같은 다른 홍수 관련 이벤트를 예측하며, AI가 더 광범위한 기후 적응 과제와 지속 가능성 문제를 해결할 수 있는 방법을 탐구하는 것입니다.